CN103038167B - 硅的电磁铸造装置 - Google Patents

Abstract

本发明是能稳定地制造作为太阳能电池的基板材料所使用的多晶硅的装置，是具有无底冷却铸模（1）和加热用感应线圈（2），并将通过基于所述感应线圈的电磁感应加热进行熔融的硅降低到下方使其凝固的硅的电磁铸造装置，进而，是具有产生移行式等离子体电弧的等离子体焰炬且具备能与熔融硅（4）表面相向地构成的通过基于所述感应线圈的电磁感应进行发热的顶部加热器（3）的电磁铸造装置。本发明在并用等离子体加热制造作为太阳能电池的基板材料的高品质的多晶硅铸锭时，能在最终凝固位置不产生裂缝地稳定地进行制造。

Description

硅的电磁铸造装置

技术领域

本发明涉及应用基于电磁感应的连续铸造技术来制造硅铸锭（silicon ingot）的硅的电磁铸造装置，特别是涉及能并用基于等离子体电弧（plasma arc）的等离子体加热，稳定地制造作为太阳能电池的基板材料使用的多晶硅的硅的电磁铸造装置。

背景技术

如果使用装配有在周方向上被分割的无底的冷却铸模（mold）的基于电磁感应的连续铸造装置（以下，称为“电磁铸造装置”），则由于熔解的物质（在此为熔融硅）与铸模几乎不接触，所以能制造没有杂质污染的铸块（硅铸锭）。由于没有来自铸模的污染，所以有无需使用高纯度材料作为铸模的材质的优点，此外，由于能连续地进行铸造，所以能大幅地降低制造成本。因此，电磁铸造装置从以往开始就应用于作为太阳能电池的基板材料使用的多晶硅的制造中。

图6是示意性地示出适合多晶硅的制造的电磁铸造装置的构成例的图。如该图所示，在加热用感应线圈2的内侧，与感应线圈2的卷轴方向平行地而且以在感应线圈2内相互绝缘的状态排列有能对内部进行水冷的在纵方向上较长的铜制的板状片，由该板状片包围的空间构成铸模（即，侧壁部被水冷的无底的冷却铸模）1。冷却铸模1通常使用板状片为铜片的水冷铜铸模。

在加热用感应线圈2的下端位置（即，相当于冷却铸模1的底部的位置）设置有能移动到下方的支承台7。此外，在加热用感应线圈2的下侧设置有用于对凝固的铸块（硅铸锭）8进行加热、防止急剧的冷却的保温装置5，在保温装置5的下侧装配有均热筒9。硅铸锭8由拔出装置（未图示）拔出到下方。

在冷却铸模1的上方设置有能在熔解过程中将原料投入到铸模1内的原料投入机10。进而，在该例中，在铸模1的上方装配有用于根据需要加热原料硅的发热体11。优选配置等离子体焰炬（plasma torch）作为发热体11，根据需要进行基于等离子体电弧的加热。

这些各装置以使熔融硅4和高温的硅铸锭8不与大气直接接触的方式被设置在密闭容器6内，通常构成为对容器6内用惰性气体进行置换，能以少许的加压状态进行连续铸造。

在多晶硅的制造时，当对铸模1填充硅原料，对加热用感应线圈2通过高频感应电流时，原料会发热、熔解。铸模1内的熔融硅4由于感应电流而与板状片排斥，不与铸模1的侧壁接触。如果在熔融硅4充分均匀化后，使支承台7一点一点地向下方移动，就会通过从感应线圈2分开从而开始冷却，进行朝向铸模1内的熔融硅4的单向性凝固，形成具有与铸模截面相同形状的截面的硅铸锭8。

由于熔融硅4的量与向支承台7的下方的移动量相对应地减少，所以能通过从原料投入机10供给相应的原料硅，使得熔融硅4的上表面始终保持相同的高度水平，接续进行加热熔解、拔出、原料供给，从而连续地制造多晶硅铸锭8。

为了提高使用该电磁铸造装置制造的多晶硅的品质，特别是为了提高作为太阳能电池的基板使用时的转换效率（相对于入射的光的能量，能转换为电能取出的能量的比例），从以往开始完成了许多的技术开发。

例如，在专利文献1公开了使供给给感应线圈的交流电流的频率为25～35kHz的多晶硅的铸造方法。根据在该文献记载的铸造方法，能通过使交流电流的频率上升，从而使熔融硅产生趋肤效应，提高表面的电流密度，与此相伴将铸锭的表面温度维持为高温，使由从表面开始的冷却造成的凝固开始延迟，抑制铸锭表面的急冷层（由于晶体粒径小、晶体缺陷多，所以半导体特性不好）的生长。进而，由于能降低线圈电流，所以能使作用于熔融硅的电磁搅拌力减低，能抑制熔融硅的搅拌，其结果是，能促进粒径大的晶体的生长，能提高作为太阳能电池的转换效率。

在专利文献2公开了并用基于感应线圈的电磁感应加热和基于移行式等离子体电弧的等离子体加热使作为太阳能电池的品质提高的硅连续铸造方法。根据在该文献记载的铸造方法，能通过对铸造途中的原料熔解并用等离子体加热，从而减轻电磁感应加热的负担，通过抑制由电磁力造成的熔融硅的热对流、抑制向下方的热流速，从而固液界面被平坦化。其结果是，刚刚凝固后的硅铸块的半径方向的温度梯度减低，可缓和在晶体内部产生的热应力，可抑制使太阳能电池的转换效率恶化的晶体缺陷的产生。

根据这样的利用电磁感应的铸造方法，能制造作为太阳能电池的基板使用时的转换效率高的多晶硅铸锭。然而，在实际的操作中，在结束铸造的最终凝固时，从铸模内的熔融硅的上表面开始凝固，中心部的熔融硅最后凝固。其结果是，由于因该凝固的部分的体积膨胀而在铸锭的最终凝固部位产生裂痕（裂缝（crack）），必须将该部分作为不能使用部分而切除，所以成品率降低。

作为该问题的解决办法，在专利文献3中提案了在结束铸造时，使受到由感应线圈造成的电磁感应而进行自发热的发热体从上方与残留在无底的罐内的硅熔液相向，一边防止从硅熔液的上表面开始的凝固，一边结束硅熔液的凝固的硅的连续铸造方法。根据在该文献记载的铸造方法，能防止残余熔液凝固部分的裂缝产生，能对该部分给予与其它部分没什么变化的晶体方向性，能遍及铸块（铸锭）的整体赋予高品质，对硅铸块的制造成品率提高会发挥大的效果。

但是，在该专利文献3记载的硅的连续铸造方法是，不并用基于等离子体电弧的等离子体加热或其它的加热方式，而只利用电磁感应加热进行硅原料的熔解的方法，对将等离子体加热作为辅助热源使用的电磁铸造的应用还需要进行确认。

此外，在专利文献3记载的连续铸造方法中，如该实施例所记载的那样，制造的铸锭的尺寸为85mm见方和117mm见方，例如，在制造一边的长度为300mm以上的大型的铸锭的情况下，是否能无障碍地进行应用还不明确。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2008－174397号公报

专利文献2：特开2001－19593号公报

专利文献3：特开平4－285095号公报。

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于，提供即使在如下情况下也能在最终凝固位置不产生裂缝地稳定地进行制造的硅的电磁铸造装置，该情况是，在应用上述的专利文献1或2公开的铸造方法，并用基于等离子体电弧的等离子体加热，制造作为太阳能电池的基板材料使用的高品质的多晶硅铸锭时，制造一边的长度为300mm以上的大型的铸锭。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题，本发明的发明人使用设置有截面形状为345mm×345mm或345mm×505mm的水冷铜铸模的、能并用电磁感应加热和等离子体加热的电磁铸造装置，进行了多晶硅的连续铸造。此时，在结束铸造的最终的原料供给后的凝固工序中，在结束等离子体的使用后，使用通过基于加热用感应线圈的电磁感应进行发热的发热体，从上方一边进行保温一边进行最终凝固。另外，由于在本说明书中将装配在铸模的上方的加热装置称为发热体（参考所述图1），所以以下将在最终的凝固工序中在等离子体结束后使用的发热体记作“顶部加热器”。

虽然所述铸造的结果是遍及铸锭整体得到了高品质的多晶硅，但是已明确也有在铸锭的最终凝固部位产生可视为起因于由凝固造成的体积膨胀的裂缝的情况。在使供给给感应线圈的交流电流的频率为25～35kHz的情况下多会产生裂缝。

立足于该研究结果，研究了使用顶部加热器进行熔融硅的最终凝固时的顶部加热器的发热状态和根据此的熔融硅表面的加热状态。

图1是示出熔融硅的最终凝固时的顶部加热器的配置位置的图，（a）是纵截面图，（b）是（a）的A－A向视图。如该图所示，在水冷铜铸模1的外周配设有加热用感应线圈2，通过基于感应线圈2的电磁感应进行自发热的顶部加热器3在铸模1内的熔融硅4的正上方与熔液表面相向地配置。顶部加热器3与熔融硅4的表面相对的面的形状是与铸模1的截面形状（在该情况下为矩形）相似的矩形，以便能广泛地覆盖熔融硅4的液面。另外，在感应线圈2的下侧设置有用于防止硅铸锭的急剧的冷却的保温装置5。

图2是示意性地示出顶部加热器中的发热状态的图，（a）表示对加热用感应线圈通电进行加热之前的状态，（b）表示加热后的状态。如该图的（b）所示，由于在顶部加热器3的外周产生感应电流，所以主要在顶部加热器3的外周（标注斜线的部分）发热，熔融硅4的温度也在外周部的附近变为最高温。

图3是说明在使用所述图2所示的发热状态的顶部加热器的情况下的铸模内的熔融硅的表面的加热状态的图。如该图所示，熔融硅的温度在顶部加热器3的外周（标注斜线的部分）的正下方及其附近（即，熔融硅4的外周部附近；标注标记a的部分）变高，与熔融硅4的外周部相比，在内侧（中心部附近的上表面；标注标记b的部分）温度变低。

由于熔融硅的凝固从温度低的部分开始，所以凝固从熔融硅4的中心部附近的上表面（标注标记b的部分）开始，残存在其下方的熔融硅（特别是其中心部）最后凝固。其结果是，因该最后凝固的部分的体积膨胀而在铸锭的最终凝固部位产生裂缝。

在所述铸造时在铸锭的最终凝固部位产生了裂缝的情况下，可考虑成熔融硅的表面的加热状态处于图3所示的状态。

于是，本发明的发明人尝试了使用进行三分割后的顶部加热器，使得顶部加热器的发热的外周部分增加，使其热量也到达硅的中心部附近。此时的顶部加热器的发热状态和根据此的熔融硅表面的加热状态在后述的图4、图5示出，在熔融硅表面的中心部附近温度不变低，熔融硅的表面整体变成高温。而且，在实际进行铸造的情况下，未看到裂缝的产生，得到了良好的结果。

本发明是基于这样的见解而做成的，以下述的硅的电磁铸造装置作为重点。

即，本发明是硅的电磁铸造装置，其具有：轴方向的一部分在周方向上被分割为多个的导电性的无底冷却铸模、以及环绕该铸模的感应线圈，所述硅的电磁铸造装置将通过基于所述感应线圈的电磁感应加热进行熔融的硅降低到下方使其凝固，所述硅的电磁铸造装置特征在于，作为加热源，还具有在所述冷却铸模的上方能升降地设置的、用于产生移行式等离子体电弧的等离子体焰炬，而且，具备能与所述冷却铸模内的熔融硅表面相向地构成的、通过基于所述感应线圈的电磁感应进行发热的顶部加热器。

在此，“能与熔融硅表面相向”意味着熔融硅表面与顶部加热器（指与熔融硅表面相向的顶部加热器的下表面）能在例如30～100mm左右的近距离相对。

在本发明的硅的电磁铸造装置中，如果所述顶部加热器具有能悬挂于等离子体焰炬的构造，则由于能用简洁的设备和操作比较容易地进行顶部加热器的移动、升降，所以优选。

在本发明的硅的电磁铸造装置中，如果所述顶部加热器被分割为两个以上，则由于能在最终凝固时提高熔融硅的表面整体的温度，得到高品质的多晶硅，所以优选。

在本发明的硅的电磁铸造装置中，如果对所述感应线圈通电的交流电流的频率为25～35kHz，就能得到作为太阳能电池的转换效率特别高的高品质的多晶硅。

在本发明的硅的电磁铸造装置中，即使在使用一边的长度为300mm以上的方形的铸模作为冷却铸模的情况下，也能在铸锭的最终凝固部位不产生裂缝地稳定地制造高品质的多晶硅。

发明效果

本发明的硅的电磁铸造装置是并用基于等离子体电弧的等离子体加热制造多晶硅铸锭的装置，具备在最终凝固时对熔融硅表面进行加热的顶部加热器。只要使用该装置，就能在最终凝固位置不产生裂缝地制造作为太阳能电池的基板材料使用的高品质的多晶硅铸锭。

即使在制造大型的铸锭的情况下，也能稳定地进行制造，能使铸锭的制造成品率提高。

附图说明

图1是示出熔融硅的最终凝固时的顶部加热器的配置位置的图，图1（a）是纵截面图，图1（b）是图1（a）的A-A向视图。

图2是示意性地示出顶部加热器中的发热状态的图，图2（a）表示对加热用感应线圈通电进行加热之前的状态，图2（b）表示加热后的状态。

图3是说明使用图2所示的发热状态的顶部加热器的情况下的铸模内的熔融硅的表面的加热状态的图。

图4是示意性地示出在本发明的电磁铸造方法中使用的分割后的顶部加热器中的发热状态的图，图4（a）表示对加热用感应线圈通电进行加热之前的状态，图4（b）表示加热后的状态。

图5是说明使用图4所示的发热状态的顶部加热器的情况下的铸模内的熔融硅的表面的加热状态的图。

图6是示意性地示出适合多晶硅的制造的电磁铸造装置的构成例的图。

具体实施方式

本发明的硅的电磁铸造装置的前提在于，是具有轴方向的一部分在周方向上分割为多个的导电性的无底冷却铸模和环绕该铸模的感应线圈的电磁铸造装置。

以这样的电磁铸造装置作为前提，是因为能在制造作为太阳能电池的基板材料使用的多晶硅时，在铸模内使熔融硅与铸模几乎不接触地进行铸造，没有来自铸模的金属污染，制造能良好地维持转换效率的硅铸锭。由于作为铸模的材质无需使用高纯度材料，此外，能连续地进行铸造，所以还能大幅减低制造成本。

本发明的电磁铸造装置的特征在于，作为加热源还具有在所述冷却铸模的上方能升降地设置的用于产生移行式等离子体电弧的等离子体焰炬，而且具备通过基于所述感应线圈的电磁感应进行发热的顶部加热器。顶部加热器以能与冷却铸模内的熔融硅表面相向的方式构成。

使本发明的电磁铸造装置具有产生移行式等离子体电弧的等离子体焰炬，是为了如在上述的专利文献2也有所记载的那样，抑制由电磁力造成的熔融硅的热对流，制造使作为太阳能电池的品质（特别是转换效率）提高的多晶硅。产生移行式等离子体电弧的等离子体焰炬只要使用以往使用的即可。

此外，使具备顶部加热器，是为了在结束铸造的最终的原料供给后的凝固工序中，一边从上方对熔融硅表面进行保温一边使其进行最终凝固，防止铸锭的最终凝固部位处的裂缝的产生，遍及铸锭整体得到高品质的多晶硅。作为用于此的热源通过基于设置在铸模的外周的感应线圈的电磁感应使顶部加热器发热，并对其进行利用。

规定顶部加热器以能与冷却铸模内的熔融硅表面相向的方式构成，是为了通过基于感应线圈的电磁感应使其发热，而且使该热量对熔融硅表面从近距离进行辐射，对铸模内的熔融硅表面进行保温。当顶部加热器距熔融硅表面较远时，由于难于受到电磁感应，所以不会充分地发热，辐射热量的衰减也大。

使其能与所述熔融硅表面相向的构成并不限定于特定的方式。虽然由于在铸模的上方设置有等离子体焰炬，所以不能采用将顶部加热器配置在铸模的上方，必要时使其下降的方式，但是如果是例如从另外设置的顶部加热器的待机位置开始组合水平移动和升降移动使其移动到与所述熔融硅表面相向的位置的方式，就可认为能采用。但是在该情况下，铸模上方的等离子体焰炬的升降机构和顶部加热器的水平、升降移动设备的配置以及等离子体焰炬与顶部加热器的更换操作等不得不变得繁杂。

于是，本发明的发明人决定采用利用保持等离子体焰炬并且使其升降的等离子体焰炬的升降机构的方式。即，如果所述顶部加热器具有能悬挂于等离子体焰炬的构造，就能将顶部加热器悬挂在等离子体焰炬，利用等离子体焰炬的升降机构使其下降，使顶部加热器与冷却铸模内的熔融硅表面相向。

更具体地说，例如，能采用如下方式，该方式是，在等离子体焰炬的适当的地方装配钩子，在顶部加热器装配挂在钩子上的夹具，做成能悬挂顶部加热器的构造（顶部加热器的发热部比等离子体焰炬的下端位于下方的构造），从侧方的顶部加热器待机位置开始将顶部加热器悬挂在可回转的臂上，使臂回转将顶部加热器悬挂在等离子体焰炬升降机的钩子上。根据该方式，能将等离子体焰炬升降机构共用于顶部加热器的升降，能以简洁的设备和操作比较容易地进行等离子体焰炬与顶部加热器的移动、升降。此外，使顶部加热器随着伴随着凝固的铸锭的向下方的移动的熔融硅液面位置的下降而下降也是充分可能的。

在该情况下，通过用碳纤维材料构成顶部加热器悬挂用的固定部件，从而能避免该固定部件与发电体主体的放电，能使固定部件的寿命延长。

作为顶部加热器，需要有因感应电流进行发热的程度的电阻、高耐热、以及耐热变形等，除了石墨等以外，还能使用钼等金属。但是，由于金属会污染铸锭使作为太阳能电池的转换效率降低，所以优选碳的硬质材料（致密的碳材质的材料）。此外，碳纤维材料也适合作为顶部加热器的原材料。

最好使顶部加热器与熔融硅的表面相对的面的形状为比铸模的截面形状（通常是正方形或矩形）稍小的相似形。这是为了使得能覆盖熔融硅的液面整体。在该情况下，优选使顶部加热器的角部的曲率半径R为10mm以上。这是为了抑制角部的裂痕、缺口的产生。

优选使顶部加热器与熔融硅的表面相对的面的相对于熔融硅表面的面积比（占有面积比）为60～70％。由于来自因电磁感应进行发热的顶部加热器外周的辐射热量带着固定的展宽到达熔融硅的表面，所以如果占有面积比为60～70％，就能使熔融硅的整个面为充分的高温。

在本发明的硅的电磁铸造装置中，优选使所述顶部加热器被分割为两个以上。

图4是示意性地示出在本发明的电磁铸造方法中使用的分割后的顶部加热器中的发热状态的图，（a）表示对加热用感应线圈通电进行加热之前的状态，（b）表示加热后的状态。图4所示的例子是将顶部加热器分割为三个的情况，如该图的（b）所示，由于在分割后的每个顶部加热器3的外周产生感应电流，所以主要在各顶部加热器3的外周（标注斜线的部分）发热。其结果是，熔融硅4的温度不仅是外周部附近，而且外周部的内侧也变成高温。

图5是说明使用图4所示的发热状态的顶部加热器的情况下的铸模内的熔融硅的表面的加热状态的图。如该图所示，由于分割后的每个顶部加热器3的外周（标注斜线的部分）的正下方及其附近的熔融硅4的温度变高，所以在铸模1内的熔融硅4的表面整体（标注标记a的部分）变成高温。其结果是，由于凝固从下方开始向上方单向地进行，所以能得到高品质的多晶硅。

使顶部加热器的分割为两个以上，是因为即使分割数是最小的两个，也会在分割后的每个顶部加热器的外周产生感应电流，各顶部加热器的外周发热，该热量也会到达熔融硅的中心部附近，中心部附近变成高温，变得容易发生单向凝固。

顶部加热器的分割数的上限没有特别规定。这是因为根据铸模的大小受限、设备结构上的限制等，上限会自动确定。虽然从使熔融硅的表面整体为高温状态的观点考虑，越多越有利、越优选，但是当超过四分割时，由于顶部加热器本身的结构变得复杂，设备费用也会增大，所以并非上策。此外，可推测由分割造成的效果也有上限。另外，分割后的顶部加热器的各部分的尺寸可以相同，也可以不同。

在本发明的硅的电磁铸造装置中，如果对所述感应线圈进行通电的交流电流的频率为25～35kHz，就能如上述的专利文献1所记载的那样，由于能得到作为太阳能电池的转换效率特别高的高品质的多晶硅，所以优选。这是因为，虽然以往供给给感应线圈的交流电流的频率是10kHz左右，但是能通过使交流电流的频率上升，从而提高熔融硅表面的电流密度，将铸锭的表面温度维持为高温，抑制铸锭表面的急冷层（晶体粒径小，晶体缺陷多）的生长。

在该情况下，如果在最终的凝固工序中使用所述的被分割的顶部加热器，就可容易地将熔融硅的表面整体维持为高温，可进行稳定的铸造。

此外，在本发明的硅的电磁铸造装置中，即使在使用一边的长度为300mm以上的大型的方形铸模作为冷却铸模的情况下，也能不在铸锭的最终凝固部位产生裂缝地稳定地制造高品质的多晶硅铸锭。

顶部加热器由于只有外周部发热，所以在使用大型的方形铸模的情况下，将熔融硅的表面整体维持为高温是困难的。但是，特别是如果使用所述的被分割的顶部加热器，则由于被分割的每个顶部加热器的外周会发热，该热量也会到达熔融硅的中心部附近，所以能维持熔融硅的表面整体的高温。

虽然在使用本发明的硅的电磁铸造装置制造硅铸锭时基本上以通常的操作方法为准，但是只要在结束铸造的最终的凝固工序中，在结束等离子体的使用后，使顶部加热器与熔融硅表面相向，通过基于感应线圈的电磁感应使其发热，从上方一边对熔融硅表面进行保温一边可进行最终凝固即可。

如以上说明的那样，如果使用本发明的硅的电磁铸造装置，就能在并用基于等离子体电弧的等离子体加热，制造多晶硅铸锭时，不在最终凝固位置产生裂缝地制造作为太阳能电池的基板材料使用的高品质的多晶硅铸锭。

即使在制造大型的铸锭的情况下，也能稳定地进行制造，能使铸锭的制造成品率提高。

实施例

使用具有用于产生移行式等离子体电弧的等离子体焰炬而且具备在所述图4和图5示出主要部分的概略结构的顶部加热器的本发明的电磁铸造装置，制造截面尺寸为345mm×345mm或345mm×505mm、长度分别为4m的硅铸锭，调查铸锭的最终凝固部有无裂缝的产生。另外，为了比较，也对不装配顶部加热器进行铸造的情况实施了同样的调查。

使用的顶部加热器为碳材质，使用了未分割的顶部加热器、二分割的顶部加热器或三分割的顶部加热器。另外，使用的顶部加热器的相对于熔融硅表面的占有面积比全都满足前述的优选的面积比（60～70％）。此外，对感应线圈进行通电的交流电流的频率为30kHz或12kHz。

将调查结果示于表1。在表1中，铸锭的最终凝固部中的裂缝产生率根据肉眼观察对有无裂缝产生进行调查，用相对于调查对象铸锭数的裂缝产生铸锭数之比（百分比）示出。另外，表1的试验No.4、8以及12是未装配顶部加热器而结束最终凝固的比较例。

[表1]

当分别看表1的试验No.1～4、试验No.5～8以及试验No.9～12的各组时，无论在哪个组中，无顶部加热器的情况无例外地产生了裂缝。相对于此，根据表1，很明显通过使用顶部加热器，从而与有无分割无关地裂缝产生率减低，通过对顶部加热器进行二分割，进而进行三分割，从而裂缝产生率进一步降低。

虽然试验No.1～4的组与试验No.5～8的组的不同在于铸锭的尺寸，但是在铸锭的截面面积大的试验No.1～4的组中，与试验No.5～8的组相比，来自顶部加热器的辐射热量难于到达熔融硅的整个面（特别是中心部附近），对顶部加热器进行三分割，裂缝产生率才渐渐地变为0％。

虽然试验No.5～8的组与试验No.9～12的组的不同在于供给给感应线圈的电流的频率，但是在该频率为30kHz的试验No.5～8的组中，与试验No.9～12的组相比，在使用未分割的顶部加热器的情况下的裂缝产生率产生了大的差异。这可认为是，通过使频率上升，从而感应电流只在顶部加热器的表层产生，未能充分地提高熔融硅表面的、特别是中心部附近的温度所导致的。

产业上的可利用性

根据本发明的硅的电磁铸造装置，能在并用基于等离子体电弧的等离子体加热制造多晶硅铸锭时，不在最终凝固位置产生裂缝地稳定地制造作为太阳能电池的基板材料使用的高品质的多晶硅铸锭。

因此，本发明能有效地利用于太阳能电池的制造领域，能对自然能量利用技术的发展做出很大贡献。

附图标记说明

1：铸模，2：加热用感应线圈，3：顶部加热器，4：熔融硅，5：保温装置，6：密闭容器，7：支承台，8：铸块（硅铸锭），9：均热筒，10：原料投入机，11：发热体。

Claims (2)

1.一种硅的电磁铸造装置，具有：轴方向的一部分在周方向上被分割为多个的导电性的无底冷却铸模、以及环绕该铸模的感应线圈，所述硅的电磁铸造装置将通过基于所述感应线圈的电磁感应加热进行熔融的硅降低到下方使其凝固，所述硅的电磁铸造装置的特征在于，

作为加热源，还具有在所述冷却铸模的上方能升降地设置的、用于在连续铸造中产生移行式等离子体电弧的等离子体焰炬，

而且，具备能与所述冷却铸模内的熔融硅表面相向地构成的、在结束铸造的最终的凝固工程中通过基于所述感应线圈的电磁感应进行发热的顶部加热器，

所述顶部加热器被分割为两个以上。

2.根据权利要求1所述的硅的电磁铸造装置，其特征在于，

所述顶部加热器具有能悬挂于等离子体焰炬的构造。

3. 根据权利要求1所述的硅的电磁铸造装置，其特征在于，

对所述感应线圈通电的交流电流的频率为25～35kHz。

4. 根据权利要求2所述的硅的电磁铸造装置，其特征在于，

对所述感应线圈通电的交流电流的频率为25～35kHz。

5. 根据权利要求1～4的任一项所述的硅的电磁铸造装置，其特征在于，

所述冷却铸模是一边的长度为300mm以上的方形的铸模。