CN102383183A - 一种晶体硅铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种晶体硅铸锭炉，所述铸锭炉包括：炉体；设置在所述炉体内的坩埚；位于所述坩埚底部下方的坩埚底板，所述坩埚底板上设置有贯穿坩埚底板的多个导流孔；位于所述坩埚底板下方的冷却块，所述冷却块设置有至少一个导流槽；设置于所述冷却块下方的导流管，所述导流槽连通所述导流孔和所述导流管；所述导流管的腔道上端靠近冷却块位置设置有硅液溢流检测丝，所述检测丝连接所述铸锭炉外部的硅液溢流控制装置。本发明所述技术方案可及时检测并处理硅液溢流问题；同时，硅液溢流路径单一、可控制、污染面积小，安全性高。

Description

一种晶体硅铸锭炉

技术领域

本发明涉及太阳能电池制作工艺技术领域，更具体地说，涉及一种晶体硅铸锭炉。

背景技术

在晶体硅铸锭时，硅料盛放在石英坩埚里，在铸锭炉中经过抽真空、高温熔化、长晶、退火、冷却等工艺最后形成纯度很高的晶体硅锭。在生产过程中，可能出现由于石英坩埚破裂等原因造成硅液溢流问题的发生，一旦硅液溢流问题得不到及时有效的处理，溢流的高温硅液将会在炉体底部堆积，烧穿炉体钢板，从而引发灾难性的事故发生。因此，在铸锭炉中需要设置专门的硅液溢流保护装置以避免发生生产事故。

参考图1，图1为现有技术的一种设置有硅液的溢流保护装置的晶体硅铸锭炉的结构示意图，包括：炉体1；通过支撑部件固定在所述炉体内的隔热笼5，所述隔热笼5底部为热交换台4；设置在所述隔热笼5内的石墨坩埚3；设置在所述石墨坩埚3内的石英坩埚2；通过支架设置在所述热交换台4正下方的保温坩埚底板6，所述保温坩埚底板6的两端下方均设有一个硅液承接器7，所述硅液承接器7设置在所述炉体1底部的岩棉10上，且所述硅液承接器7底部设置有链接控制器9的硅液溢流检测丝8；设置在所述岩棉10上的中心护套12和支架套管11；其中所述石墨坩埚3底部及热交换台4两端均设有导流孔。当炉内石英坩埚意外破裂，导致硅液溢流时，硅液通过设置在所述石墨坩埚底部的导流孔，再通过设置在热交换台4两端的导流孔，按照图中箭头所示方向流动，一部分硅液聚集在所述保温坩埚底板6上，一部分聚集在铸锭炉底部，而流向所述承接器7的硅液将烧断所述硅液溢流检测丝8，从而通过控制器9，控制整个铸锭系统停止对炉体1的加热，同时采取迅速降温处理，通过真空控制系统，从炉体上方的充气口向炉内提供大量惰性气体，对炉体1内的硅液进行降温使其温度降至安全温度范围。

发明人研究发现，现有的晶体硅铸锭炉主要是通过所述导流孔进行硅液导流、通过熔断设置在承接器7内的硅液溢流检测丝8进行硅液溢流检测。但是，正如图1中所示，硅液溢流检测丝8设置在炉体1底部的承接器7中，硅液溢流检测丝8安装位置与硅液泄漏点距离过大，当石英坩埚2意外破裂硅液15发生溢流时，只有当硅液流至炉体底部的承接器7内时才能启动报警装置，硅液溢流检测滞后，不能及时发出事故警报，进而导致硅液溢流处理滞后；且硅液流通路径杂乱，污染面积大，如图1中炉体底部、保温坩埚底板上及承接器中均有硅液堆积。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种晶体硅铸锭炉，该铸锭炉设置有溢流保护装置，可以及时地检测硅液溢流事故的发生，并处理硅液溢流问题，且硅液流通路径可控制、单一、污染面积小。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种晶体硅铸锭炉，包括：

炉体；

设置在所述炉体内的坩埚；

位于所述坩埚底部下方的坩埚底板，所述坩埚底板上设置有贯穿坩埚底板的多个导流孔；

位于所述坩埚底板下方的冷却块，所述冷却块设置有至少一个导流槽；

设置于所述冷却块下方的导流管，所述导流槽连通所述导流孔和所述导流管；

所述导流管的腔道上端靠近冷却块位置设置有硅液溢流检测丝，所述检测丝连接所述铸锭炉外部的硅液溢流控制装置。

优选的，所述铸锭炉还包括：

设置所述坩埚底板四周的围板。

优选的，所述多个导流孔成点阵式排布。

优选的，每一行或每一列导流孔下方均有一个与之对应的导流槽。

优选的，所述导流槽是通过设置在其硅液溢流端的硅液溢流口与所述导流管连通的。

优选的，所述导流槽的中间深度最浅，两边深度对称增加。

优选的，每个导流槽两端均设置有一个硅液溢流口，。

优选的，所述硅液溢流检测丝连接及分布方式为：

以任一导流管为参照，在其腔道上端靠近对应硅液溢流口的径向位置设置有一段硅液溢流检测丝；

所述一段硅液溢流检测丝两端分别向下延伸，敷设于导流管管壁内，两端均延伸至隔热笼外；

延伸至隔热笼外的硅液溢流检测丝的一端和接于同一导流槽上的导流管管壁内延伸至隔热笼外的硅液溢流检测丝其中一端连接，实现接在同一导流槽的一对导流管中的硅液溢流检测丝串联，所述一对导流管中的硅液溢流检测丝有两个自由端；

将所有导流管中的硅液溢流检测丝的自由端按照设定的连接顺序串接在一起后，有两个自由端，分别连接硅液溢流控装置的正负极。

优选的，所述导流管的腔道为锯齿形腔道。

优选的，所述铸锭炉还包括设置在炉体底部中央的辅助充气口。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的晶体硅铸锭炉包括：炉体；设置在所述炉体内的坩埚；位于所述坩埚底部下方的坩埚底板，所述坩埚底板上设置有贯穿坩埚底板的多个导流孔；位于所述坩埚底板下方的冷却块，所述冷却块设置有至少一个导流槽；设置于所述冷却块下方的导流管，所述导流槽连通所述导流孔和所述导流管；所述导流管的腔道上端靠近冷却块位置设置有硅液溢流检测丝，所述检测丝连接所述铸锭炉外部的硅液溢流控制装置。

通过对本发明技术方案的描述可知，本发明中的硅液溢流检测丝设置在所述导流管的腔道上端，距离石英坩埚距离短，可以在硅液溢流开始的初始阶段就检测到硅液溢流问题的发生，从而通过和检测丝连接的硅液溢流控制装置，控制整个铸锭系统停止对铸锭炉的加热，同时从炉体充气口向炉体内部充入冷却气体(如纯净氩气)，使得炉内硅液冷却、凝固；且硅液溢流路径单一、可控制、污染面积小，溢流硅液只能通过所述导流孔、经过冷却块上的导流槽、导流管这一单一路径；同时，由于能够及时发现并处理硅液溢流问题，硅液在炉体内流动时间短，在高温硅液流经所述导流管腔道且并未流出(或只是流出极少部分，在炉体底部衬底积聚，底部衬底足以保护炉体底部不受硅液腐蚀)，炉体内的硅液已经被冷却，即硅液温度已经降低到安全的温度范围，安全性更高。可见，本发明所述技术方案可及时的检测到硅液溢流问题的发生，并通过硅液溢流控制装置在第一时间对溢流硅液进行处理；同时，硅液溢流路径单一、可控制、污染面积小，安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中常见的一种设置有硅液的溢流保护装置的晶体硅铸锭炉的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种设置有硅液的溢流保护装置的晶体硅铸锭炉的坩埚底板的俯视图；

图3为图2中所述坩埚底板依所示剖面的剖面图；

图4为本发明实施例所提供的一种设置有硅液的溢流保护装置的晶体硅铸锭炉的冷却块的俯视图；

图5为图4中所述冷却块依所示剖面的剖面图；

图6为本发明实施例所提供的一种设置有硅液的溢流保护装置的晶体硅铸锭炉中导流管结构及对应导流管中硅液溢流检测丝连接分布示意图；

图7为本发明实施例所提供的一种设置有硅液的溢流保护装置的晶体硅铸锭炉的结构示意图；

图8为图7中局部放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

晶体硅铸锭炉有加热系统和真空系统，其中真空系统包括充气链路和抽气链路，通过充气链路充入惰性气体和抽气链路排气来维持炉体内部真空压力值，同时充气链路设有应急充气通道，用于应急供气，如硅液溢流时提供冷却惰性气体。一般充气口和抽气口均设置在炉体的上部。

正如背景技术中所述，现有的设置有硅液的溢流保护装置的晶体硅铸锭炉由于其硅液溢流检测丝设置在炉体底部，距离石英坩埚较远，当发生硅液溢流时，只有硅液流至炉体底部，熔断硅液溢流检测丝后，才能检测到硅液溢流发生，再采取处理措施。因此，硅液溢流检测滞后，进而导致不能及时的采取有效处理措施，若溢流硅液不能及时的冷却，高温硅液将会在底部衬底上大量堆积，造成底部衬底的大面积污染，而且硅液在底部衬底长时间堆积会腐蚀穿透衬底，进而可能因硅液温度过高而熔穿炉体内壁导致炉体内壁夹层内的冷却水进入炉内，在高温下产生大量水蒸汽，可能发生爆炸等险情；同时，其硅液溢流路径混乱，硅液污染面积大。

实施例一

针对上述问题，本施例提供了一种设置有硅液的溢流保护装置的晶体硅铸锭炉，包括：

炉体；

设置在所述炉体内的坩埚，所述坩埚优选为石英坩埚，用于盛放硅料；

位于所述坩埚底部下方的坩埚底板，所述坩埚底板上设置有贯穿坩埚底板的多个导流孔，当所述坩埚发生意外破裂，导致硅液溢流时，溢流硅液从所述坩埚底部，经过设置在所述坩埚底板上的额导流孔通过坩埚底板；

位于所述坩埚底板下方的冷却块，所述冷却块设置有至少一个导流槽；

设置于所述冷却块下方的导流管，所述导流槽连通所述导流孔和所述导流管；

所述导流管的腔道上端靠近冷却块位置设置有硅液溢流检测丝，所述检测丝连接所述铸锭炉外部的硅液溢流控制装置，所述控制装置用于检测硅液溢流，并在检测到硅液溢流问题发生，控制铸锭系统的加热装置停止加热，同时控制充气装置为炉内提供冷却气体。

需要说明的是，本发明技术方案旨在铸锭炉的溢流保护装置，晶体硅铸锭炉体一些现有技术中相同的部件、或是公知的部件，本实施例中并未作出具体的说明描述，如充气链路、充气口、抽气链路、抽气口、隔热笼、加热器、坩埚外围部件(如石墨坩埚)、敷设在炉体底部的衬底等。

通过所述技术方案可知，本实施例所述铸锭炉的硅液溢流检测丝设置在所述导流管的腔道上端，距离石英坩埚距离短，可以在硅液溢流开始的初始阶段就检测到硅液溢流问题的发生，从而通过和检测丝连接的硅液溢流控制装置，控制加热装置停止对铸锭炉的加热，同时从炉体充气口向炉体内部充入冷却气体(如纯净氩气)，使得炉内硅液冷却、凝固；且硅液溢流路径单一、可控制、污染面积小，溢流硅液只能在所述导流孔，经过冷却块上的导流槽和硅液溢流口，在导流管腔道这一单一路径流动；由于能够及时发现并处理硅液溢流问题，硅液在炉体内流动时间短，在高温硅液流经所述导流管腔道且并未流出(或只是流出极少部分，在炉体底部衬底积聚，底部衬底足以保护炉体底部不受硅液腐蚀)，炉体内的硅液已经被冷却，即硅液温度已经降低到安全的温度范围，安全性更高。可见，本发明技术技术所述技术方案可及时的检测到硅液溢流问题的发生，并通过硅液溢流控制装置在第一时间对溢流硅液进行处理；同时，硅液溢流路径单一、可控制、污染面积小、安全性更高。

实施例二

基于上述实施例，本发明还提供了一种设置有硅液溢流保护装置的晶体硅铸锭炉，包括：

炉体；

设置在所述炉体内的坩埚，所述坩埚优选为石英坩埚，用于盛放硅料；

位于所述坩埚底部下方的坩埚底板，所述坩埚底板上设置有贯穿坩埚底板的多个导流孔，当所述坩埚发生意外破裂，导致硅液溢流时，溢流硅液从所述坩埚底部，经过设置在所述坩埚底板上的额导流孔通过坩埚底板；

位于所述坩埚底板下方的冷却块，所述冷却块设置有至少一个导流槽，上述通过导流孔的硅液将流至导流槽内；

设置于所述冷却块下方的导流管，所述导流槽连通所述导流孔和所述导流管，溢流硅液经导流槽后，流经所述导流管，所述导流管具有良好的耐高温、抗腐蚀、隔热性能；

所述导流管的腔道上端设置有硅液溢流检测丝，所述检测丝连接所述铸锭炉外部的硅液溢流控制装置，所述控制装置用于检测硅液溢流，并在检测到硅液溢流问题发生，控制铸锭系统的加热装置停止加热，同时控制充气装置为炉内提供冷却气体。

优选的，所述控制装置可设置有警报器，用于在检测到硅液溢流问题时发出溢流警报。

在硅液溢流开始阶段，即硅液仅流经坩埚底板和冷却块，刚进入所述导流管腔道，就会熔断设置在导流管腔道上端的硅液溢流检测丝，与所述检测丝连接的控制装置即可检测到溢流问题的发生，进而控制铸锭系统的加热装置停止加热，同时控制充气装置为炉体内充入惰性气体，进行冷却处理。所以，可以及时有效的检测并处理硅液溢流问题，使硅液在较短时间内冷却、凝固。

所述坩埚外还设置有外围部件，用于保护坩埚及传递热量，现有技术一般在所述坩埚外设置一石墨坩埚。本实施例在所述坩埚外设置一倒置在所述坩埚外的坩埚罩，所述坩埚罩优选为石墨坩埚罩。

同时，在所述坩埚底板四周还设置有围板。具体的，所述围板设置在所述坩埚罩和坩埚底板接触边缘的围板，用于密封所述坩埚罩和坩埚底板，使硅液通过导流孔向下溢流，避免硅液从所述坩埚罩和坩埚底板的接触位置溢出。

相比于现有技术将石英坩埚置于正立放置的石墨坩埚内，本实施例在所述坩埚的外面设置一与其紧密接触的坩埚罩，即将一与所述坩埚形状相匹配的另一坩埚倒置于所述坩埚，如在石英坩埚外设置一与所述石英坩埚形状相匹配的石墨坩埚罩，这样可以避免由于硅液沸腾等原因造成的硅液飞溅出石英坩埚而造成硅液污染；而且在石英坩埚意外破裂发生硅液溢流时，避免高温硅液和石墨坩埚的大面积接触进而发生化学反应，生产碳化硅，进而避免了硅材料的浪费。同时，设置在坩埚罩和坩埚底板接触边缘的围板确保了坩埚罩与所述坩埚底板的密闭性，防止在发生硅液溢流时坩埚底板上硅液的水平流动，硅液只能通过坩埚底板上的导流孔向下流动。

具体的，所述多个导流孔成点阵式排布。

所述坩埚底板结构参考图2和图3。图2为本发明实施例所提供的一种设置有硅液溢流保护装置的晶体硅铸锭炉的坩埚底板俯视图，图2中，在坩埚底板02上设置有多个贯穿所述坩埚底板02的导流孔P，所述多个导流孔P是成点阵式排布的。对所述坩埚底板02沿图2中所示AA’直线做剖面，得到所述坩埚底板02的剖面图，如图3所示，在坩埚底板02上设置有多个导流孔P。需要说明的是，所述导流孔P的形状、大小及排布方式有多种方式，图2所示为本发明所述技术方案的一种优选实现方式。

针对上述坩埚底板的结构图，可在所述冷却块上设置多个导流槽，每一个导流槽对应一行或一列上述导流孔。同时，在所述导流槽的硅液溢流端设置有贯穿冷却块的硅液溢流口，所述硅液溢流口和导流管相连接。

所述导流槽的规格可设置为中间深度最浅，两边深度对称增加，此时，在导流槽的两端均设置一个贯穿冷却块的硅液溢流口，每一个硅液溢流口均连接有一个导流管。

所述冷却块及导流槽的具体结构可参考图4和图5，图4为本发明实施例所提供的一种设置有硅液溢流保护装置的晶体硅铸锭炉的冷却块俯视图，图4中，在冷却块03上设置有导流槽N，每一个导流槽N均对应一行或一排导流孔，且在其两端均设置有一个贯穿冷却块03的硅液溢流口M。对所述冷却块03沿图4中所示BB’直线(如在实际的炉体装置中做剖面图，BB’和AA’在同一个切面内)做剖面，得到冷却块03的剖面图，如图5所示，设置在冷却块03上的导流槽N规格为中间深度浅，两边深度对称增加，在其两端均设置一个硅液溢流口M，所述硅液溢流口M连接有导流管。

需要说明的是，无论导流孔的形状及分布方式是什么，冷却块上可以设置与之相匹配的孔状结构代替所述导流槽用于实现硅液的流通。本实施例在冷却块上设置预定形状规格的导流槽，所述导流槽底部具有一定的坡度，如图5中所示，由中间向两边依次对称加深，同时设置在导流槽硅液导流端的硅液溢流口也是倾斜的，相比于只依靠自身重力流动，这样可以延缓硅液流通的速度，使得硅液以较小的速度流入到导流管；导流孔可以使随机分布，其形状可以是圆形孔、方形孔或是三角形孔等，与之对应的冷却块上可以设置一个大的导流槽或多个导流槽，而且导流槽可以是一端深度浅，深度向另一端逐渐加深，此时只需在深度大的一端设置硅液溢流口即可。上述坩埚底板及冷却块的结构是本发明技术方案中一种优选的实施方式，并不是唯一实现方式，并不限制本实施例的保护范围。

为了进一步减缓硅液的流动速度，所述导流管的腔道为锯齿形腔道，所述锯齿形的腔道通过其特定的内壁结构使得硅液不能单单的做竖直流动，同时增加了硅液流通的路程，使得导流管腔道内壁可以吸附更多的硅液。其中，所述导流管腔道的形状不仅限于途中所述形状，还可以未圆弧形锯齿、方形锯齿以及不规则锯齿形状，只要具有减缓硅液流动速度、增加硅液流通的路程功能即可。

可见，相比于现有技术中硅液通过自身重力的流动，本实施例中在硅液流通过程中设置了设定形状的导流槽、具有设定倾斜角度的硅液溢流口、设定腔道形状的导流管，用于减缓硅液流动速度及增加硅液流通路程，同时本发明技术方案可以及时检测并处理硅液溢流问题，这样就可保证当高温硅液还在本发明技术方案设定的溢流路径中流通，并未流至炉体底部衬底时炉体内的硅液已经被冷却降温到安全的温度范围。

其中，隔热笼内的硅液溢流检测丝除导流管腔道上端的部分，其它部分敷设在所述导流管的隔热管壁内。由于导流管可能有多个，所以各个导流管中的硅液溢流检测丝串联在一起后共同连接与溢流控制装置。当发生溢流问题时，无论石英坩埚何处破裂，在流经任意一个导流管导致其上端腔道内的硅液溢流检测丝熔断后，控制装置都可在第一时间检测到并及时作出处理。

所述导流管的腔道上端靠近冷却块位置设置有硅液溢流检测丝硅液溢流检测丝的分布情况如图6所示，图6中导流管04隔热笼中部分(隔热笼底部的隔热层012以上的导流管04)环境温度较高，所以隔热笼底部的隔热层012以上的硅液溢流检测丝07除用于检测硅液溢流、设置在导流管04腔道上端的部分，其它部分均设置设置在导流管04的隔热内壁中，这样可以保证在正常生产时保护硅液溢流检测丝07与高温环境隔离，只有在发生硅液溢流时，设置在导流管04腔道上端的硅液溢流检测丝07才会被高温硅液熔断，并且所有导流管04中的硅液溢流检测丝串联在一起。图6中所示仅是与同一导流槽相连接的两个导流管中的硅液溢流检测丝的在导流管中的分布及其连接示意图，对与两个以上的导流管，则硅液溢流检测丝按照图6中所示方式依次串联即可。

图6中示出了具有锯齿形腔道的导流管的结构及同接于一个导流槽上的两个导流管中硅液溢流检测丝的连接及分布方式，具体为：

以任一导流管为参照，在其腔道上端靠近对应硅液溢流口的径向位置设置有一段硅液溢流检测丝；

所述一段硅液溢流检测丝两端分别向下延伸，敷设于导流管管壁内，两端均延伸至隔热笼外；

延伸至隔热笼外的硅液溢流检测丝的一端和接于同一导流槽上的导流管管壁内延伸至隔热笼外的硅液溢流检测丝其中一端连接，实现接在同一导流槽的一对导流管中的硅液溢流检测丝串联，所述一对导流管中的硅液溢流检测丝有两个自由端。

将所有导流管中的硅液溢流检测丝的自由端按照设定的连接顺序连接在一起，实现硅液溢流检测丝的串联，此时，只有两个自由端，分别连接硅液溢流控装置的正负极。

上述硅液溢流检测丝的连接及分布方式为本发明技术方案的一种优选实施方式，并不是唯一实施方式，如其串联的具体方式还可以是：先将所有导流槽一端的导流管内的硅液溢流检测丝串联，再串联所有导流槽另一端的导流管内的硅液溢流检测丝，然后将串联后的两端的硅液溢流检测丝再串联后接于硅液溢流控制装置。

在发生硅液溢流时，为了进一步加快炉内硅液的冷却凝固，可在炉体底部增加一个辅助冷却口，所述冷却口连接供气链路，当检测到硅液溢流时，可通过现有的供气口及所述辅助冷却口同时向炉内提供惰性冷却气体(如氩气)。这样，顶部的冷却气体可以使石英坩埚内的硅液快速冷却，避免更多的高温硅液向下流动，同时从炉体底部冷却口充入的冷却气体可以快速冷却已经流入导流管的硅液，这样可以保证硅液还未流至炉体底部衬底时就已经被冷却。因此，通过辅助冷却口可以使炉内硅液迅速冷却，进而可以更快的凝固，缩短了硅液在炉内流动的时间，同时也避免了更多的硅液流出坩埚，进而减小了硅液污染的面积，且由于处理及时安全性更高。

参考图7，图7是根据上述方案所设计的一种设置有硅液溢流保护装置的晶体硅铸锭炉结构示意图，包括：

炉体014；

设置在所述炉体014内的隔热笼011，所述隔热笼011具有底部隔热层012；

设置在所述隔热笼011内的坩埚010，所述坩埚外设置有坩埚罩08，相比于现有技术，所述坩埚罩08可以防止硅液飞溅造成的对炉内其他部件的污染、腐蚀；

敷设在所述坩埚010底部下方的坩埚底板02，所述坩埚底板02上设置有贯穿坩埚底板02的导流孔，溢流硅液可通过所述导流孔向下流动；所述坩埚底板02与坩埚罩08接触的四周设置有围板01，用于密封所述坩埚罩08及坩埚底板01接触的四周位置，进而，当石英坩埚意外破裂而导致硅液溢流问题的发生时，溢流硅液只能通过所述导流孔向下流动而不能水平流出坩埚罩；

敷设在所述坩埚底板02下面的冷却块03，所述冷却块03上表面设置有导流槽，用于接收通过所述导流孔流下的硅液，所述导流槽中间深度浅，向两边一次加深，在导流槽的两端(硅液溢流断，即硅液在导流槽内最终流向的两端)设置有贯穿冷却块03的硅液溢流口，用于使导流槽内收集的硅液向下流动；所述硅液溢流口不是竖直设置的，具有一定的倾斜度，通过设定形状的导流槽及预设倾斜度的硅液溢流口可以减缓硅液的流动速度；

与所述硅液溢流口连接的导流管04，所述导流管04具有锯齿形腔道，在其腔道上端靠近对应硅液溢流口的位置设置有硅液溢流检测丝07；所述硅液溢流检测丝07除设置在导流管04腔道上端用于检测硅液溢流的部分，其他部分设置在导流管04的隔热内壁里；且各个导流管中的硅液溢流检测丝串联，硅液溢流检测丝一端与控制装置连接；

设置在炉体底部的辅助冷却口05，所述辅助冷却口05连接与铸锭系统的充气链路，用于在发生硅液溢流时，为炉体提供惰性冷却气体。

所述铸锭炉还包括：

设置在隔热笼011内，位于所述坩埚08上方的加热器09；

支撑部件013，用于支撑所述隔热层012及冷却块03等部件；

设置在炉体014底部的衬底06，所述衬底06一般为耐高温、抗腐蚀性材料，如岩棉。

参考图8，图8为图7中所示圆形区域的局部放大示意图，包括：围板01、设置有导流孔的坩埚底板02、设置有导流槽和硅液溢流口的冷却块03、具有设定腔道形状的导流管04、硅液溢流检测丝07。

具体的，图7、图8中所述铸锭炉是基于图2-图6中所述部件的基础上制定的，对应各部件的具体结构及功能可参考上述描述。正如前面所述，由于导流孔、硅液溢流口、导流槽的形状、数量、分布方式及导流管腔道形状具有多种选择，图7、图8所示铸锭炉只是为本发明技术方案的一种优选实施方案。

因此，本实施例所述铸锭炉的硅液溢流检测丝设置在所述导流管的腔道上端，距离坩埚距离短，可以在硅液溢流开始的初始阶段就检测到硅液溢流问题的发生，从而通过和检测丝连接的硅液溢流控制装置，控制加热系统停止对铸锭炉的加热，同时从炉体充气口向炉体内部充入冷却气体(如纯净氩气)，使得炉内高温硅液冷却，而且设置有辅助冷却口，可以更加快速的冷却硅液，使硅液温度迅速降至安全温度范围；且硅液溢流路径单一、可控制、污染面积小，溢流硅液只能通过所述导流孔、经过冷却块上的导流槽及硅液溢流口、导流管这一单一路径；同时，由于能够及时发现并处理硅液溢流问题，硅液在炉体内流动时间短(降温迅速，进而硅液凝固加快)，且设置有特定形状、尺寸的导流槽、硅液溢流口及导流管腔道，用于降低硅液流动速度，增加硅液流动的路程，可以使高温硅液流经所述导流管腔道且并未流出(或只是流出极少部分，在炉体底部衬底积聚，底部衬底足以保护炉体底部不受硅液腐蚀)，炉体内的硅液已经被冷却，即硅液温度已经降低到安全的温度范围，安全性更高。可见，本发明所述技术方案可及时的检测到硅液溢流问题的发生，并通过硅液溢流控制装置在第一时间对溢流硅液进行有效处理，即检测及时且高温硅液冷快；同时，硅液溢流路径单一、可控制、污染面积小、安全性更高。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种晶体硅铸锭炉，其特征在于，包括：

炉体；

设置在所述炉体内的坩埚；

位于所述坩埚底部下方的坩埚底板，所述坩埚底板上设置有贯穿坩埚底板的多个导流孔；

位于所述坩埚底板下方的冷却块，所述冷却块设置有至少一个导流槽；

设置于所述冷却块下方的导流管，所述导流槽连通所述导流孔和所述导流管；

所述导流管的腔道上端靠近冷却块位置设置有硅液溢流检测丝，所述检测丝连接所述铸锭炉外部的硅液溢流控制装置。

2.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述铸锭炉还包括：

设置所述坩埚底板四周的围板。

3.根据权利要求2所述的铸锭炉，其特征在于，所述多个导流孔成点阵式排布。

4.根据权利要求3所述的铸锭炉，其特征在于，每一行或每一列导流孔下方均有一个与之对应的导流槽。

5.根据权利要求4所述的铸锭炉，其特征在于，所述导流槽是通过设置在其硅液溢流端的硅液溢流口与所述导流管连通的。

6.根据权利要求5所述的铸锭炉，其特征在于，所述导流槽的中间深度最浅，两边深度对称增加。

7.根据权利要求6所述的铸锭炉，其特征在于，每个导流槽两端均设置有一个硅液溢流口，。

8.根据权利要求7所述的铸锭炉，其特征在于，所述硅液溢流检测丝连接及分布方式为：

以任一导流管为参照，在其腔道上端靠近对应硅液溢流口的径向位置设置有一段硅液溢流检测丝；

所述一段硅液溢流检测丝两端分别向下延伸，敷设于导流管管壁内，两端均延伸至隔热笼外；

延伸至隔热笼外的硅液溢流检测丝的一端和接于同一导流槽上的导流管管壁内延伸至隔热笼外的硅液溢流检测丝其中一端连接，实现接在同一导流槽的一对导流管中的硅液溢流检测丝串联，所述一对导流管中的硅液溢流检测丝有两个自由端；

将所有导流管中的硅液溢流检测丝的自由端按照设定的连接顺序串接在一起后，有两个自由端，分别连接硅液溢流控装置的正负极。

9.根据权利要求2所述铸锭炉，其特征在于，所述导流管的腔道为锯齿形腔道。

10.根据权利要求3所述的铸锭炉，其特征在于，所述铸锭炉还包括设置在炉体底部中央的辅助充气口。

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