CN104674342A - 一种铸锭炉 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种铸锭炉，包括高频发生器和辅助加热器，其中，所述辅助加热器设置于石英坩埚的外周部，所述高频发生器设置于所述辅助加热器的外周部。这种铸锭炉既不会对热量产生浪费，节约了能量，又由于全部硅料同时熔化，使硅料中形成一个稳定的竖直温度梯度，从而增强了产品晶向的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及光伏设备制造技术领域，特别是涉及一种铸锭炉。
背景技术
在光伏领域，铸锭炉通常用于铸造大型多晶硅锭，它是将硅料高温熔融后通过定向冷却结晶，使其形成晶向一致的硅锭，从而达到太阳能电池对硅片品质的要求。多晶硅锭生产过程如下：将多晶硅料装入有涂层的坩埚后，放在定向凝固块上，关闭炉膛后抽真空、加热，待硅料完全熔化后，通过定向凝固块将硅料结晶时释放的热量辐射到下炉腔内壁上，使硅料中形成一个竖直温度梯度。这个温度梯度使坩埚内的硅料从底部开始凝固，从熔体底部向顶部生长。硅料凝固后，对硅锭进行退火、冷却后出炉即完成整个铸锭过程。从上述描述可以看出，加热系统是铸锭炉的核心，多晶硅的生长工艺过程必须通过加热室的调整来实现，因此多晶硅铸锭炉的加热装置显得至关重要。
现有技术中，通常有感应加热和辐射加热两种方式，从加热的效果而言，感应加热和辐射加热均可以达到所需的温度。然而，采用感应加热的方式时，由于磁场是贯穿硅料进行加热，在硅料内部很难形成稳定的温度梯度，破坏晶体生长的一致性；当采用辐射加热方式时，则由于红外辐射向四面八方辐射，其中至多有一半辐射能量能够作用到硅料上，因此产生较大的能量损耗。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种铸锭炉，既能节约能量，又能增强产品晶向的一致性。
本发明提供的一种铸锭炉包括高频发生器和辅助加热器，其中，所述辅助加热器设置于石英坩埚的外周部，所述高频发生器设置于所述辅助加热器的外周部。
优选的，在上述铸锭炉中，所述高频发生器为高频线圈。
优选的，在上述铸锭炉中，所述高频发生器的频率为2.3MHz。
优选的，在上述铸锭炉中，所述辅助加热器的材质为石墨。
优选的，在上述铸锭炉中，所述辅助加热器与所述石英坩埚之间无缝接触。
优选的，在上述铸锭炉中，还包括设置于所述辅助加热器上部的绝缘盖板。
优选的，在上述铸锭炉中，所述绝缘盖板的材质为陶瓷。
优选的，在上述铸锭炉中，所述高频发生器与所述辅助加热器之间的距离为3厘米至5厘米。
从上述技术方案中可以看出，本发明提供的一种铸锭炉包括高频发生器和辅助加热器，其中，所述辅助加热器设置于石英坩埚的外周部，所述高频发生器设置于所述辅助加热器的外周部。利用上述铸锭炉对硅料进行熔化时，高频发生器产生的高频磁场优先使辅助加热器发热，辅助加热器使硅料逐渐升温，直到硅料表面形成涡流，自身开始产生热量，则全部硅料快速熔化，然后降低高频发生器的功率，仅让辅助加热器对硅料进行持续加热，节约了能量。可见这种铸锭炉既不会对热量产生浪费，节约了能量，又由于全部硅料同时熔化，使熔体具有更好的温度梯度，增强了产品晶向的一致性。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种铸锭炉的正视剖面图；
图2为本申请实施例提供的一种铸锭炉的俯视图。
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。
本申请实施例提供的一种铸锭炉如图1和图2所示，图1为本申请实施例提供的一种铸锭炉的正视剖面图，图2为本申请实施例提供的一种铸锭炉的俯视图。该铸锭炉包括高频发生器2和辅助加热器3，其中，所述辅助加热器3设置于石英坩埚4的外周部，所述高频发生器2设置于所述辅助加热器3的外周部。
利用上述铸锭炉对硅料进行熔化时，先打开高频电源，使高频发生器2产生高频电流，在炉内形成高频磁场，该高频磁场优先使辅助加热器3发热，通过辅助加热器3使石英坩埚4内的多晶硅料逐渐升温，直到多晶硅料表面自发形成涡流，自身开始产生热量，由于磁场产生的强对流，在较短的时间全部硅料完全熔化。待熔化过程结束、硅料温度稳定后，降低高频发生器2的功率，仅让辅助加热器3对硅料进行持续加热，通过定向凝固块将硅料熔体释放的热量辐射到下炉腔内壁上，使硅料中形成一个竖直温度梯度。促使坩埚内的硅料从底部开始凝固，向顶部生长，形成硅锭。通过上述描述可知，这种铸锭炉既不会对热量产生浪费，节约了能量，又由于全部硅料同时熔化，使硅料中形成一个稳定的竖直温度梯度，从而增强了产品晶向的一致性。
在上述铸锭炉中，所述高频发生器可以优选为高频线圈，其中，所述高频发生器的频率可以优选为2.3MHz。选取高频发生器的频率所遵循的原则为：能够与辅助加热器相匹配，使辅助加热器能够优先在高频电磁场中发热，从而对硅料加热。
在上述铸锭炉中，所述辅助加热器的材质可以优选为石墨，另外，所述辅助加热器与所述石英坩埚之间优选的无缝接触，这样就既可以辅助加热，又可以在石英坩埚高温下软化时，对石英坩埚起到支撑的作用。
在上述铸锭炉中，还优选的包括设置于所述辅助加热器上部的绝缘盖板5，且所述绝缘盖板5的材质可以优选为陶瓷。陶瓷材质的隔热效果更好，这种绝缘盖板就能够进一步阻止硅料的热量向外散失，从而进一步节约能量。
在上述铸锭炉中，所述高频发生器与所述辅助加热器之间的距离可以优选为3厘米至5厘米，这样就既能保证具有足够充分保证热量利用效率，又能够与铸锭炉腔室空间相匹配，不至于占用较多的内部空间。
从上述技术方案中可以看出，这种铸锭炉既不会对热量产生浪费，节约了能量，又由于全部硅料同时熔化，温度梯度的稳定性好，从而增强了产品晶向的一致性。
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 (8)
1.一种铸锭炉，其特征在于，包括高频发生器和辅助加热器，其中，所述辅助加热器设置于石英坩埚的外周部，所述高频发生器设置于所述辅助加热器的外周部。
2.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述高频发生器为高频线圈。
3.根据权利要求2所述的铸锭炉，其特征在于，所述高频发生器的频率为2.3MHz。
4.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述辅助加热器的材质为石墨。
5.根据权利要求4所述的铸锭炉，其特征在于，所述辅助加热器与所述石英坩埚之间无缝接触。
6.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，还包括设置于所述辅助加热器上部的绝缘盖板。
7.根据权利要求5所述的铸锭炉，其特征在于，所述绝缘盖板的材质为陶瓷。
8.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述高频发生器与所述辅助加热器之间的距离为3厘米至5厘米。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201510126165.8A CN104674342A (zh) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | 一种铸锭炉 |
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| CN201510126165.8A CN104674342A (zh) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | 一种铸锭炉 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN104674342A true CN104674342A (zh) | 2015-06-03 |
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ID=53309903
Family Applications (1)
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| CN201510126165.8A Pending CN104674342A (zh) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | 一种铸锭炉 |
Country Status (1)
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |