CN106917138A - 用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体 - Google Patents

用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体 Download PDF

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Abstract

一种用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，包括设在多晶铸锭炉炉身中的冷却散热板，在冷却散热板的中心处设有测温取样孔，在冷却散热板的下表面上铺满冷却管道，冷却管道设有一个进口和一个出口，在冷却散热板的下表面四周设有与炉身相接的防护板Ⅰ，在冷却散热板上表面的测温取样孔四周设有防护板Ⅱ。本发明通过在多晶铸锭炉炉身中设冷却散热板，冷却散热板的下表面上设有冷却管道，冷却管道中通入液体或惰性气体用于冷却，其冷却能力强，冷却速度加快；通过设置防护板Ⅰ和防护板Ⅱ可以防止坩埚破裂后料液从温取样孔或冷却散热板的四周流出，从而加强了防护，提高了其安全性。

Description

用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体
技术领域
本发明涉及多晶硅生产设备技术领域，特别涉及一种用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体。
背景技术
太阳能光伏行业发展迅速，市场规模持续增长，但同时市场竞争激烈，为尽快实现平价上网，实现更大范围的普及应用，全行业各环节努力追求和获取高效率、低成本电池。在上游的晶硅环节，获得高品质、低成本的晶体非常重要，目前大尺寸（G6）多晶硅锭成为行业主流，下一代超大尺寸硅锭G7或G8成为当前趋势顺延发展的必由之路，可以提升硅锭重量，提高生产率，降低单耗、提高晶体品质。
多晶硅铸锭炉是用于制造多晶硅锭的设备，利用定向凝固法生产多晶硅锭，首先将已装好硅料的坩埚装入炉腔中，然后进行抽空、加热、熔化、长晶、退火、冷却等工艺步骤。
现有的多晶铸锭炉炉体结构不适用于超大尺寸硅锭的使用，因此需要一种用于超大尺寸硅锭的铸锭炉炉体，以克服现有技术中的所述缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构合理，使用方便安全的用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，其特点是，包括炉身和炉盖，炉身和炉盖的内壁和外壁之间均分别设有水冷夹层；在炉身的一侧设有炉盖提升柱，炉盖提升柱上套装有导向套筒，在炉盖提升柱的下端设有驱动炉盖提升柱上下运动的驱动机构，所述炉盖通过轴套安装在炉盖提升柱的上端；所述炉盖上设有检测口、预留口和若干进气口；所述炉身设有上端敞口的炉腔，在炉腔的底部设有若干冷却装置，在炉身的底部中心处设有与炉腔连通的的检测孔，在炉身的下部设有两个向外凸出、用于热交换控制器运动的容置腔，容置腔与炉腔连为一体，在炉身的下部还设有两个对称设置的抽真空出气口，在炉身的侧部和炉盖上分别设有数个铸锭炉加热组件接线放置腔。
炉身和炉盖水冷夹层的内外层材质为同种金属或两种金属。检测孔用于检测温度或者漏水检测等。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述炉腔为正方形，所述容置腔对称设在炉身的两侧。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述抽真空出气口设在与容置腔相对的炉身两侧。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述进气口设有1-4个。当数量为1个时，其设置在炉盖的中心处，当为2-4个时，均匀设置在炉盖上。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述炉盖的总厚度为40mm-100mm，炉身的总厚度为40-60mm。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述驱动机构包括电机驱动旋转的丝杆，丝杆竖直设置，所述炉盖提升柱设有中空的柱体，在柱体内设有与丝杆配合的螺母。电机驱动丝杆旋转的方式为现有技术中任何一种能实现本功能的技术方案，如蜗轮蜗杆机构等。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述冷却装置设有1-4个，当数量为1个时，其设置在炉腔的底部中心处，当为2-4个时，均匀设置在炉腔的底部。每个冷却装置均设有冷却散热板，在冷却散热板的中心处设有测温取样孔，在冷却散热板的下表面上铺满冷却管道，冷却管道设有一个进口和一个出口，在冷却散热板的下表面四周设有与炉身底壁相接的防护板Ⅰ，在冷却散热板上表面的测温取样孔四周设有防护板Ⅱ。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述防护板Ⅰ和防护板Ⅱ为保温硬毡板、陶瓷板、氧化铝板、氧化锆板或石墨板，高度为20mm-60mm。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述冷却散热板为钼板或铜板，其厚度为20mm-60mm。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述冷却管道为钼管或铜管，其内径为20mm-60mm。
与现有技术相比，本发明炉体适用于铸锭高质量、低单耗、低成本的晶体，尤其可铸造超大尺寸多晶硅锭，提高产能和生产率，超大尺寸多晶硅锭主要指G7硅锭（7*7）、G8 硅锭（8*8）；设备结构进行优化布局，设有进气口、抽真空出气口和用于热交换控制器运动的容置腔等，这有利于与其配合的热场各元件及工艺发挥更好的灵活性，如：检测，进气，加热，抽空，定向凝固等，从而获取高质量的晶体；另外运行中发生漏硅较其他炉型几率偏低，加上特殊的炉盖设计，大大提高了安全性。同时结构上采用开放式，操作简单，检修、维保方便，且设置多处预留口，炉体平台的升级改善潜力大。
附图说明
图1是本发明的一种主视结构示意图。
图2是本发明的一种侧视结构示意图。
图3是冷却装置的结构示意图。
图4是图3的仰视结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
参照图1和图2，一种用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，包括炉身5和炉盖3，炉身5和炉盖3的内壁和外壁之间均分别设有水冷夹层；内壁和外壁由同种材质制成，炉盖3的总厚度为60mm，炉身5的总厚度为50mm。
在炉身5的一侧设有炉盖提升柱1，炉盖提升柱1上套装有导向套筒2，导向套筒2通过支撑架进行固定，在炉盖提升柱1的下端设有驱动炉盖提升柱1上下运动的驱动机构，所述炉盖3通过轴套安装在炉盖提升柱1的上端，可以实现炉盖3的旋转，使其离开炉身5。所述驱动机构包括电机驱动旋转的丝杆，丝杆竖直设置，所述炉盖提升柱1设有中空的柱体，在柱体内设有与丝杆配合的螺母。
使用时，电机驱动丝杆绕着螺母正反旋转，从而实现炉盖提升柱1的上下运动，远离或盖在炉身5上，使用导向套筒2可以控制炉盖提升柱1的运动方向。
所述炉盖3上设有检测口、预留口和4个进气口9；4个进气口9对称设置在炉盖3四周.
所述炉身5设有上端敞口的炉腔，炉腔为正方形，在炉腔的底部设有2个冷却装置7，在炉身5的底部中心处设有与炉腔连通的的检测孔，在炉身5的下部设有两个向外凸出、用于热交换控制器运动的容置腔8，热交换控制器打开时可以处于容置腔8中，容置腔8与炉腔连为一体，容置腔8对称设在炉身5的两侧，在炉身5的下部还设有两个对称设置的抽真空出气口7，抽真空出气口7设在与容置腔8相对的炉身5两侧。
在炉身5的侧部设有2个铸锭炉加热组件接线放置腔4，炉盖3上设有1个铸锭炉加热组件接线放置腔4。铸锭炉加热组件接线放置腔4用于放置加热场的接线端子。
参考图3和图4，所述每个冷却装置7均设有冷却散热板72，冷却散热板72通过支撑架固定在炉身5中，冷却散热板72为钼板或铜板，形状为正方形，其厚度为30mm。在冷却散热板72的中心处设有测温取样孔，在冷却散热板72的下表面上铺满冷却管道75，冷却管道75呈回字形盘旋设置在冷却散热板72上，冷却管道75设有一个进口和一个出口。所述冷却管道75由具有一定强度、熔点高且导热性良好的金属材料制成，如钼管或铜管，其内径为40mm，冷却管道75截面外形可以为三角形、方形、半圆形、圆形或长方形。冷却管道75和冷却散热板72的连接固定形式为直接焊接或者通过外部紧固件连接，以保证两者之间的充分接触，使传导良好。冷却管道75与冷却装置7相连，其内部流经的介质为液体或惰性气体，压力为0.1bar-6bar。
在冷却散热板72的下表面四周设有与炉身5相接的防护板Ⅰ73，在冷却散热板72上表面的测温取样孔74四周设有防护板Ⅱ71。防护板Ⅰ73和防护板Ⅱ71为保温硬毡板、陶瓷板、氧化铝板、氧化锆板或石墨板，防护板Ⅱ71的高度为30mm，防护板Ⅰ73的高度为50mm。使用防护板Ⅰ73和防护板Ⅱ71可以防止坩埚破裂后料液从温取样孔或冷却散热板72的四周流出。

Claims (10)

1.一种用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，其特征在于：包括炉身和炉盖，炉身和炉盖的内壁和外壁之间均分别设有水冷夹层；在炉身的一侧设有炉盖提升柱，炉盖提升柱上套装有导向套筒，在炉盖提升柱的下端设有驱动炉盖提升柱上下运动的驱动机构，所述炉盖通过轴套安装在炉盖提升柱的上端；所述炉盖上设有检测口、预留口和若干进气口；所述炉身设有上端敞口的炉腔，在炉腔的底部设有若干冷却装置，在炉身的底部中心处设有与炉腔连通的的检测孔，在炉身的下部设有两个向外凸出、用于热交换控制器运动的容置腔，容置腔与炉腔连为一体，在炉身的下部还设有两个对称设置的抽真空出气口，在炉身的侧部和炉盖上分别设有数个铸锭炉加热组件接线放置腔。
2.根据权利要求1所述的用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，其特征在于：所述炉腔为正方形，所述容置腔对称设在炉身的两侧。
3.根据权利要求2所述的用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，其特征在于：所述抽真空出气口设在与容置腔相对的炉身两侧。
4.根据权利要求1所述的用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，其特征在于：所述进气口设有1-4个。
5.根据权利要求1所述的用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，其特征在于：所述炉盖的总厚度为40mm-100mm，炉身的总厚度为40-60mm。
6.根据权利要求1所述的用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，其特征在于：所述驱动机构包括电机驱动旋转的丝杆，丝杆竖直设置，所述炉盖提升柱设有中空的柱体，在柱体内设有与丝杆配合的螺母。
7.根据权利要求1所述的用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，其特征在于：所述冷却装置设有1-4个，每个冷却装置均设有冷却散热板，在冷却散热板的中心处设有测温取样孔，在冷却散热板的下表面上铺满冷却管道，冷却管道设有一个进口和一个出口，在冷却散热板的下表面四周设有与炉身底壁相接的防护板Ⅰ，在冷却散热板上表面的测温取样孔四周设有防护板Ⅱ。
8.根据权利要求7所述的用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，其特征在于：所述防护板Ⅰ和防护板Ⅱ为保温硬毡板、陶瓷板、氧化铝板、氧化锆板或石墨板，高度为20mm-60mm。
9.根据权利要求1所述的用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，其特征在于：所述冷却散热板为钼板或铜板，其厚度为20mm-60mm。
10.根据权利要求1所述的用于超大尺寸硅锭的多晶铸锭炉炉体，其特征在于：所述冷却管道为钼管或铜管，其内径为20mm-60mm。
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