CN102140684A - 一种新型太阳能级硅结晶炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型太阳能级硅结晶炉，结构简化，工作可靠，温度控制方便准确，制造与使用成本降低。本发明采用如下技术方案：一种新型太阳能级硅结晶炉，包括壳体，保温套，加热器，冷却装置，测温控温系统，坩埚，顶部保温盖。使用电源控制来实现定向凝固，取消了行动结构，使结晶炉结构简化，工作可靠，温度控制方便准确，制造与使用成本降低。
Description
技术领域
本发明新型涉及一种新型太阳能级硅结晶炉的研制，属于物理冶金法提纯多晶硅相关设备技术领域。
背景技术
物理冶金法提纯多晶硅是指：采用对冶金级的硅进行造渣、精炼、酸洗(湿法冶金)、定向凝固等方式，将杂质去除，而提纯得到太阳能级多晶硅的方法，俗称物理法。
基于物理冶金法提纯的原理研制的太阳能级硅结晶炉通过杂质在硅液的分凝来实现提纯的效果。因此定向凝固是提纯太阳能级硅的重要手段。目前市场上的定向凝固设备结构复杂，控制精度差，安全系数不高，成本高昂。
发明内容
本发明提供了一种新型太阳能级硅结晶炉，结构简化，工作可靠，温度控制方便准确，制造与使用成本降低。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型太阳能级硅结晶炉，包括壳体，保温套，加热器，冷却装置，测温控温系统，坩埚，顶部保温盖。其特征在于：坩埚位于炉体中心，外围有加热器以及测温控温系统，保温套位于最外层。加热器使用电阻加热，可以选择硅碳棒、石墨加热器等相应的电阻加热方式。壳体由5mm钢板制成，如改制成真空系统需要相应的对壳体进行加强。保温套使用保温材料浇注一体成形，或若干片保温材料组成。测温控温系统使用热电偶与温控仪组成，或者相应的可对电阻加电源进行控制的系统构成。冷却装置位于坩埚底部，直接对坩埚进行冷却。
新型太阳能级硅结晶炉的使用步骤为：
1)将高纯硅原料熔化成硅水；
2)将坩埚放入结晶炉中，盖上坩埚盖与顶部保温盖。升温至1200℃以上；
3)打开顶部保温盖与坩埚盖，将熔融硅水倒如坩埚中，将结晶炉温度提高1500℃以上；
4)打开冷却装置，对坩埚底部进行冷却，并通过控温实现定向凝固方向上的温度梯度；
5)控制温度梯度以5-20℃/h的速度降温，到达800℃左右停止加热，使硅锭随炉冷却至室温，取出即可。使用电源控制来实现定向凝固，取消了行动结构，使结晶炉结构简化，工作可靠，温度控制方便准确，制造与使用成本降低。
附图说明
图1为本发明实施例所采用的结晶炉的主观结构示意图。
图2为本发明实施例所采用的结晶炉的俯视结构示意图。
具体实施方式
1)将高纯硅原料熔化成硅水；
2)将坩埚放入结晶炉中，盖上坩埚盖与顶部保温盖。升温至1200℃以上；
3)打开顶部保温盖与坩埚盖，将熔融硅水倒如坩埚中，将结晶炉温度提高1500℃以上；
4)打开冷却装置，对坩埚底部进行冷却，并通过控温实现定向凝固方向上的温度梯度；
5)建立一个线性的温度场，首先将底部温度在2h内由1500度下降到1350度，同时上部温度依次控制为1400度、1450度、1500度、1500度、1500度。
6)控制温度梯度以25℃/h的速度降温，4h后温度场分布为(由底至上)：1250度，1275度，1300度，1325度，1350度，1375度。
7)控制该温度梯度以5-30℃/h的速度降温，并且顶部下降速度比底部快，最终一起到达800℃左右停止加热，使硅锭随炉冷却至室温，取出即可。
Claims (6)
1.一种新型太阳能级硅结晶炉，包括壳体，保温套，加热器，冷却装置，测温控温系统，坩埚，顶部保温盖，其特征在于：坩埚位于炉体中心，外围有加热器以及测温控温系统，保温套位于最外层。
2.如权利要求1所述的新型太阳能级硅结晶炉，其特征在于：加热器使用电阻加热，可以选择硅碳棒、石墨加热器等相应的电阻加热方式。
3.如权利要求1所述的新型太阳能级硅结晶炉，其特征在于：壳体由5mm钢板制成，如改制成真空系统需要相应的对壳体进行加强。
4.如权利要求1所述的新型太阳能级硅结晶炉，其特征在于：保温套使用保温材料浇注一体成形，或若干片保温材料组成。
5.如权利要求1所述的新型太阳能级硅结晶炉，其特征在于：测温控温系统使用热电偶与温控仪组成，或者相应的可对电阻加电源进行控制的系统构成。
6.如权利要求1所述的新型太阳能级硅结晶炉，其特征在于：冷却装置位于坩埚底部，直接对坩埚进行冷却。
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| CN201010105392XA CN102140684A (zh) | 2010-02-03 | 2010-02-03 | 一种新型太阳能级硅结晶炉 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103014851A (zh) * | 2012-12-25 | 2013-04-03 | 南昌大学 | 一种生产定向凝固多晶硅锭的方法 |
| CN103305924A (zh) * | 2013-06-24 | 2013-09-18 | 英利集团有限公司 | 铸锭过程中减少硅锭内部晶体的位错的方法 |
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2010
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| CN103014851B (zh) * | 2012-12-25 | 2016-01-27 | 南昌大学 | 一种生产定向凝固多晶硅锭的方法 |
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