CN102776563A

CN102776563A - 一种用于铸锭炉的排杂方法

Info

Publication number: CN102776563A
Application number: CN2012103015584A
Authority: CN
Inventors: 刘华; 张英; 王悦; 唐自成; 王玉卓
Original assignee: Tianjin Yingli New Energy Resource Co Ltd
Current assignee: Tianjin Yingli New Energy Resource Co Ltd
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开了一种用于铸锭炉的排杂方法，包括以下步骤：1）对铸锭炉内抽真空；2）向铸锭炉内通入预定流量的惰性气体，使铸锭炉内的压强达到第一预设压强值；3）对铸锭炉内再次抽真空。上述排杂方法，用于铸锭炉加热前期，先对铸锭炉抽真空，铸锭炉内的大部分含氧气体和杂质被抽走。之后向铸锭炉充入惰性气体，在充入惰性气体的过程中，铸锭炉内剩余的含氧气体和杂质与惰性气体混合。然后再对铸锭炉内抽真空，此过程中抽出的惰性气体带走大量的含氧气体和杂质。硅锭中的含氧量和杂质是反应硅锭品质的重要指标，减少了铸锭炉内的氧气和杂质的含量，即有效的提高了硅锭的品质。

Description

一种用于铸锭炉的排杂方法

技术领域

本发明涉及光伏领域，特别是涉及一种用于铸锭炉的排杂方法。

背景技术

铸锭炉是光伏行业的专用设备，是生产多晶硅锭的必需设备，该设备能自动或手动完成铸锭过程。

铸锭炉设备生产多晶硅锭的过程包括：硅料加热、硅料熔化、硅锭生长、硅锭退火、硅锭冷却。硅料加热时需充入氩气保护，所以在加热前期，将装有硅料的坩埚装入铸锭炉后，首先进行抽真空操作，直到铸锭炉内真空条件达到铸锭炉运行所要求的真空要求后，再进行硅料加热、硅料熔化、硅锭生长、硅锭退火、硅锭冷却等工艺步骤。

加热过程中铸锭炉内的水分、油脂等可挥发性物质随着温度的升高将会挥发，变为气态，抽真空操作可将大部分气体抽走，但不可能将铸锭炉内的气体全部抽走，即铸锭炉内的压力不可能达到极限真空，残留在铸锭炉内的杂质气体和经过高温挥发的气体将有部分残留在铸锭炉内，此部分气体中有一定比例的氧气，在高温时，氧气将会氧化硅料和加热器，影响硅锭的质量和加热器的寿命。

硅锭中的氧含量和其它杂质含量是反应硅锭品质的重要指标，所以减少杂质含量将有效提高硅锭品质。

因此，如何提高铸锭炉生产硅锭的品质，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于铸锭炉的排杂方法，该排杂方法能够提高铸锭炉生产硅锭的品质。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于铸锭炉的排杂方法，包括以下步骤：

1）对铸锭炉内抽真空；

2）向铸锭炉内通入预定流量的惰性气体，使铸锭炉内的压强达到第一预设压强值；

3）对铸锭炉内再次抽真空。

优选地，步骤2）和步骤3）进行多次循环。

优选地，步骤2）中铸锭炉内通入惰性气体后，其压强小于第二预设压强值。

优选地，排杂过程中铸锭炉内的温度始终低于1000摄氏度。

优选地，所述惰性气体为氩气。

优选地，步骤1中抽真空后，铸锭炉内的压强值位于0.006毫巴到0.01毫巴的区间内。

优选地，所述第一预设压强值位于200毫巴到600毫巴的区间内。

优选地，步骤3中抽真空后，铸锭炉内的压强值不大于0.1毫巴。

优选地，所述第二预设压强值大于600毫巴。

本发明提供的用于铸锭炉的排杂方法，用于铸锭炉加热的前期，先对铸锭炉内进行抽真空操作，此时，铸锭炉内的大部分气体和杂质被抽走，还留有小部分的含氧气体和杂质。之后向铸锭炉内充入惰性气体，在充入惰性气体的过程中，铸锭炉内剩余的含氧气体和杂质将与惰性气体混合，当铸锭炉内的压强达到一定时，即可停止充气，此时，含氧气体和杂质与惰性气体已充分混合。然后再对铸锭炉进行抽真空操作，使铸锭炉内的压强达到铸锭炉运行的要求即可，此过程中抽出的惰性气体将带走大量的含氧气体和杂质，减少了生产硅锭的环境中的氧气和杂质。硅锭中的含氧量和杂质是反应硅锭品质的重要指标，减少了铸锭炉内氧气和杂质的含量，就有效的提高了硅锭的品质。

一种优选的实施方式中，对铸锭炉进行多次充气并抽真空的操作，即对步骤2）和步骤3）进行多次循环，在每次循环时，步骤3）抽真空操作后铸锭炉内的压强值可以高于步骤1）中抽真空操作后的压强值，并且，每一次铸锭炉被抽真空时达到的压强值都可以高于前一次被抽真空时达到的压强值。每一次的充气并抽真空操作都将带走大部分上一次剩余的含氧气体和杂质，反复的操作会更加充分的排出氧气和杂质，很大程度上减少了铸锭炉内的氧气和杂质的含量，使得硅锭的品质得到了有效的提高。

优选地，排杂过程中铸锭炉内的温度始终低于1000摄氏度。

优选地，所述惰性气体为氩气。

附图说明

图1为本发明所提供的用于铸锭炉的排杂方法一种具体实施方式的流程图；

图2为本发明所提供的用于铸锭炉的排杂方法另一种具体实施方式的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于铸锭炉的排杂方法，该排杂方法能够提高铸锭炉生产硅锭的品质。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的用于铸锭炉的排杂方法一种具体实施方式的流程图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供了一种用于铸锭炉的排杂方法，包括以下步骤：

步骤S11，对铸锭炉内抽真空；

此排杂方法，用于铸锭炉加热的前期，先对铸锭炉进行抽真空操作，此时，铸锭炉内的大部分含氧气体和杂质被抽走，还留有小部分的含氧气体和杂质。

步骤S12，向铸锭炉内通入预定流量的氩气，使铸锭炉内的压强达到第一预设压强值；

在充入氩气的过程中，铸锭炉内剩余的含氧气体和杂质将与氩气混合，当铸锭炉内的压强达到一定时，即可停止充气，此时，含氧气体和杂质与氩气已充分混合。

步骤S13，对铸锭炉内再次抽真空；

此时，使铸锭炉内的压强达到铸锭炉运行的要求即可，此过程中抽出的氩气将带走大量的含氧气体和杂质，减少了生产硅锭的环境中的氧气和杂质。

硅锭中的含氧量和杂质是反应硅锭品质的重要指标，减少了铸锭炉内氧气和杂质的含量，就有效的提高了硅锭的品质。

请参考图2，图2为本发明所提供的用于铸锭炉的排杂方法另一种具体实施方式的流程图。

在一种优选的实施方式中，本发明提供了一种用于铸锭炉的排杂方法，包括以下步骤：

步骤S21，对铸锭炉内抽真空；

步骤S22，向铸锭炉内通入预定流量的氩气，使铸锭炉内的压强达到第一预设压强值；

步骤S23，对铸锭炉内再次抽真空；

步骤S24，向铸锭炉内通入预定流量的氩气，使铸锭炉内的压强达到第一预设压强值；

步骤S25，对铸锭炉内再次抽真空。

在此实施方式中，对铸锭炉进行多次充气并抽真空的操作，即步骤2）和步骤3）进行多次循环，在每次循环时，步骤3）抽真空操作后铸锭炉内的压强值可以高于步骤1）中抽真空操作后的压强值，并且，每一次铸锭炉被抽真空时达到的压强值都可以高于前一次被抽真空时达到的压强值。

在对铸锭炉进行首次抽真空时，对铸锭炉内的压强要求较高，使其内部的压强尽量的低，尽量抽出较多的含氧气体和杂质。充入惰性气体后，再次对铸锭炉进行抽真空操作时，可以放宽对铸锭炉内达到的压强值的限定。

每一次的充气和抽真空操作都将带走大部分上一次剩余的含氧气体和杂质，反复的操作会更加充分的排出氧气和杂质，使得残留在铸锭炉内的氧气和杂质大大减少，有效的提高了铸锭炉生产的硅锭的品质。

进一步的实施方式中，向铸锭炉内通入惰性气体后，其压强小于第二预设压强值。铸锭炉内的压强达到一定值时，铸锭炉内部的含氧气体和杂质就能够与惰性气体充分混合，不需要铸锭炉内的压强无限增大，这样，能够节省排杂过程中惰性气体的用量。

具体的，铸锭炉内硅料加热阶段的前期采用上述排杂方法对铸锭炉进行排杂，在排杂过程中，铸锭炉内的温度始终低于加热器的温度；通常，此阶段铸锭炉内的温度会不断升高，会加快含氧气体与惰性气体的混合，铸锭炉内的温度通常在1000摄氏度以内。

上述各实施方式中，惰性气体可以为氩气，当然还可以使用氦气或其他惰性气体。惰性气体的化学性质不活跃，铸锭炉抽真空的过程中其内部剩余的惰性气体不会影响硅锭的生产，能够保证硅锭的品质。

具体的，步骤1中抽真空后，铸锭炉内的压强值位于0.006毫巴到0.01毫巴的区间内；所述第一预设压强值位于200毫巴到600毫巴的区间内；，步骤3中抽真空后，铸锭炉内的压强值不大于0.1毫巴；所述第二预设压强值大于600毫巴。光伏领域毫巴为比较常用的压强单位，1毫巴等于100帕斯卡。

在一种具体的实施方式中，对铸锭炉首次抽真空时，使铸锭炉内的压强达到0.006毫巴；然后向其内部充入氩气，使铸锭炉内的压强达到200毫巴；对铸锭炉进行第二次抽真空操作，使其内部压强达到0.1毫巴；再向铸锭炉内充入氩气使其压强达到200毫巴；第三次对其抽真空使其压强达到0.1毫巴。

经过上述排杂操作，排杂结束后铸锭炉内氧气含量的百分比为20%，第一次抽真空后铸锭炉内氧气含量的百分比为0.01%-0.1%，惰性气体带走了铸锭炉内大量的氧气和杂质，有效的提高了铸锭炉生产的硅锭的品质。

在一种具体的实施方式中，对铸锭炉首次抽真空时，使铸锭炉内的压强达到0.01毫巴；然后向其内部充入氩气，使铸锭炉内的压强达到200毫巴；对铸锭炉进行第二次抽真空操作，使其内部压强达到0.1毫巴；再向铸锭炉内充入氩气使其压强达到200毫巴；第三次对其抽真空使其压强达到0.1毫巴。

经过上述排杂操作，排杂结束后铸锭炉内氧气含量的百分比为20%，第一次抽真空后铸锭炉内氧气含量的百分比为0.03%-0.3%，同样有助于铸锭炉生产出品质较高的硅锭。

在实际的操作中，抽真空后铸锭炉内的压力不可能为零。试验验证，当传统的抽真空方式使得将某一腔室内的压强值为0.8帕时，此腔室内氧气产生的压强值为0.16帕。则利用本发明中的排杂方法排杂后，即使最终铸锭炉内的压力不为零，但最终铸锭炉内的氧气的分压已经接近零，氧气含量已经非常接近零。

需要说明的是，在进行抽真空或充惰性气体操作时，预设了一系列的压强值，实际操作中通常采用自动控制技术，铸锭炉内的真实压强值不会绝对的等于预设的压强值，通常都围绕在预设值左右波动。

以上对本发明所提供的用于铸锭炉的排杂方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种用于铸锭炉的排杂方法，包括以下步骤：

1）对铸锭炉内抽真空；

3）对铸锭炉内再次抽真空。

2.如权利要求1所述的用于铸锭炉的排杂方法，其特征在于，步骤2）和步骤3）进行多次循环。

3.如权利要求2所述的用于铸锭炉的排杂方法，其特征在于，步骤2）中铸锭炉内通入惰性气体后，其压强小于第二预设压强值。

4.如权利要求1至3任一项所述的用于铸锭炉的排杂方法，其特征在于，排杂过程中铸锭炉内的温度始终低于1000摄氏度。

5.如权利要求4所述的用于铸锭炉的排杂方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。

6.如权利要求5所述的用于铸锭炉的排杂方法，其特征在于，步骤1中抽真空后，铸锭炉内的压强值位于0.006毫巴到0.01毫巴的区间内。

7.如权利要求5所述的用于铸锭炉的排杂方法，其特征在于，所述第一预设压强值位于200毫巴到600毫巴的区间内。

8.如权利要求5所述的用于铸锭炉的排杂方法，其特征在于，步骤3中抽真空后，铸锭炉内的压强值不大于0.1毫巴。

9.如权利要求5所述的用于铸锭炉的排杂方法，其特征在于，所述第二预设压强值大于600毫巴。