CN107326437A - 多晶硅铸造炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶硅铸锭炉,包括用于放置硅锭的炉体,所述炉体内设置套设在所述硅锭外的隔热笼,所述隔热笼与所述炉体的侧壁之间设置外保温板;本发明的多晶硅铸锭炉,通过在隔热笼的侧壁设置用于隔热的侧保温板,能够避免多晶硅结晶时热量横向扩散不均匀,避免了热量过快扩散,减少硅锭杂质和位错的产生,降低了能耗,降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅铸造技术领域,尤其指一种多晶硅铸造炉。
背景技术
已知,随着晶体硅太阳能电池在光伏产业的大力发展,作为晶体硅太阳能电池主要材料的硅片的制造工艺也不断被改进的越来越成熟。而多晶硅由于其制造工艺比单晶硅简单、制造成本也相对较低,成为了太阳能电池板最主要的材料。目前太阳能电池行业竞争越来越激烈,因此制造高质量、低成本的多晶硅片成为各大公司竞相追求的目标。
常用的多晶硅铸锭炉的上炉腔内倒挂有一隔热笼,内部包括四侧隔热保温板和顶部保温板,沿着保温板内侧设置有加热部件;热交换台放置于下炉腔的立柱上,在热交换台下部设置有下保温板,通过提升下炉腔,将热交换台送入隔热笼内。在硅块熔化过程中,将隔热笼下降到最低位置,隔热笼和下保温板将硅块完全包裹,通过加热使硅块完全熔化。在硅料熔化完成进入晶体生长阶段后,通过提升隔热笼,使热量从隔热笼和下保温板打开的缝流出,从而降低热场底部温度,获得晶体生长所需的驱动力。在多晶铸锭炉中晶体一般由下至上垂直生长,但由于多晶硅铸锭炉的结构,热场分布不均匀,坩埚四周温度低于中心温度,会发生晶体侧向生长的现象,两个方向的晶粒相互倾轧,产生位错,最终影响太阳能电池的转换效率。
因此,如何减少多晶硅在铸造过程中产生杂质和缺陷的概率,成为了亟待解决的问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题,本发明提供一种多晶硅铸造炉。
为了解决上述技术问题,本发明采用了如下技术方案:
一种多晶硅铸锭炉,包括用于放置硅锭的炉体,所述炉体内设置套设在所述硅锭外的隔热笼,所述隔热笼与所述炉体的侧壁之间设置外保温板。
作为优选,所述外保温板设置在所述隔热笼上并与所述炉体的侧壁之间具有间隙。
作为优选,所述炉体呈两端封闭的圆筒形,所述隔热笼包括多块依次拼接以形成所述隔热笼的侧壁的侧保温板,各所述侧保温板上分别设置所述外保温板。
作为优选,所述隔热笼还包括框架,所述侧保温板设置在所述框架上并形成两端开口的筒状。
作为优选,所述多晶硅铸锭炉还包括用于升降隔热笼的升降装置,所述升降装置包括设置在所述炉体外部的动力机构以及受所述动力机构驱动的升降杆,所述升降杆穿过所述炉体并与所述隔热笼连接以带动所述隔热笼升降以离开或罩设在所述硅锭上。
作为优选,所述多晶硅铸锭炉还包括加热器,所述加热器包括从所述炉体的顶部进入所述隔热笼内侧并延伸至所述硅锭侧面及顶部的加热体。
作为优选,所述加热体上设置上保温板,所述上保温板的外缘与所述隔热笼的内壁贴靠,以在所述隔热笼在所述升降装置的作用下升降时能够封堵所述隔热笼的上端敞口。
作为优选,所述炉体底部设置下保温板,所述下保温板上设置用于放置所述硅锭的承载件,当所述隔热笼罩设在所述硅锭外时,所述隔热笼的下端边缘与所述下保温板上表面贴合。
作为优选,所述炉体包括上炉体及下炉体,所述上炉体罩设在所述下炉体上。
作为优选,所述外保温板为石墨碳粘。
与现有技术相比,本发明的多晶硅铸锭炉,通过在隔热笼的侧壁设置用于隔热的侧保温板,能够避免多晶硅结晶时热量横向扩散不均匀,且避免了热量过快扩散,减少硅锭杂质和位错的产生,降低了能耗,降低了制造成本。
附图说明
图1为本发明的实施例的主视图;
图2为本发明的实施例的截面的俯视图。
附图标记说明:1-炉体 11-上炉体 12-下炉体2-隔热笼 21-侧保温板 22-框架3-外保温板 4-升降装置 41-动力机构 42-升降杆 5-加热器 51-加热体 6-上保温板 7-下保温板 8-承载件 9-硅锭。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,本发明结合示意图进行详细描述,在详述本发明实施例时,为便于说明,表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
如图1-图2所示,本实施例提供一种多晶硅铸锭炉,包括用于放置硅锭9的炉体1,所述炉体1内设置套设在所述硅锭9外的隔热笼,所述隔热笼与所述炉体1的侧壁之间设置外保温板3。
具体的,本实施例中,所述炉体1由上炉体11及下炉体12组成,上炉体11罩设在下炉体12上,参照图1,本实施例中,通过在隔热笼2上设置外保温板3,填充了隔热笼2与炉体1侧壁之间的空间,多晶铸锭炉加热后热量扩散较少,温度降低慢,能耗降低,另一方面,通过设置外保温板3,减缓了隔热笼2内的温度横向传递的速度,确保了横向温度的均匀性,为底部柱状晶提供更好的垂直生长条件,有效地减少了位错,从而起到降本增效的作用;具体的,所述外保温板3采用石墨碳粘,具有耐高温、耐腐蚀、不熔融等优点,能够有效防止热量横向传递,隔热保温效果好,当然,外保温板3也可以采用其他隔热材料,在此不一一赘述。
具体的,参照图1,所述外保温板3设置在所述隔热笼2上并与所述炉体1的侧壁之间具有间隙,避免外保温板3上的热量直接传递至炉体1。
参照图2,本实施例中,所述炉体1呈两端封闭的圆筒形,所述隔热笼2包括多块依次拼接以形成所述隔热笼2的侧壁的侧保温板21,各所述侧保温板21上分别设置所述外保温板3,具体的,本实施例中,隔热笼2的截面形状为多边形,本实施例中为八边形,并包括八块依次拼接的侧保温板21,每块侧保温板21上均设置外保温板3,另外,参照图2所述,所述外保温板3的截面形状同炉体1与隔热笼2的侧壁之间的间隙的截面形状匹配,例如,在采用石墨碳粘作为外保温板3时,可以根据需要将石墨碳粘烧结成型为需要的形状,以更好的提供保温,提升隔热效果,需要说明的是,具体实施时,为了提高多晶硅锭9的结晶质量,隔热笼2的形状一般呈中心对称、轴对称,当然,炉体1的形状也可以不仅限于圆筒形,也可以采用其他形状,例如可以是六面体形等,在此不一一赘述。
继续参照图2,具体的,本实施例中,所述隔热笼2还包括框架22,所述侧保温板21设置在所述框架22上并形成两端开口的筒状,具体的,所述框架22可以采用铝合金的金属框架22,根据需要成型为所需的形状,根据框架22的形状不同,隔热笼2的形状也有所不同,而不仅限于两端开口的筒状,例如,也可以是罩状。
继续参照图1,所述多晶硅铸锭炉还包括用于升降隔热笼2的升降装置4,所述升降装置4包括设置在所述炉体1外部的动力机构41以及受所述动力机构41驱动的升降杆42,所述升降杆42可以为多根并穿过所述炉体1且与所述隔热笼2连接以带动所述隔热笼2升降以离开或罩设在所述硅锭9上,具体的,动力机构41可以是步进电机,伺服电机等,进一步的所述升降杆42穿过所述炉体1的位置可以套设用于密封炉体1的结构,例如波纹管。
本实施例中,在利用多晶硅铸锭炉对硅锭9进行加热时,先通过升降装置4控制隔热笼2连同外保温板3降下,在硅料融化完成并进入晶体生长阶段后,通过升降装置4控制隔热笼2连同外保温板3升起,使热量从隔热笼2和下保温板7打开的缝隙逐渐流出,降低热场底部温度,使硅锭获得晶体生长所需的驱动力,随着隔热笼2的逐渐上升,硅锭从自身下部逐渐向上结晶。同时,外保温板3与炉体1的侧壁之间存在间隙可以避免外保温板3在运动过程中与炉体1的侧壁之间产生摩擦,更易于隔热笼2顺利的升起或下降。
继续参照图1至图2,所述多晶硅铸锭炉还包括加热器5,所述加热器5包括从所述炉体1的顶部进入所述隔热笼2内并延伸至所述硅锭9侧面及顶部的加热体51,所述加热器5可以根据需要进行选择,本实施例中,所述加热器5为电极式加热器5,其包括六根设置在炉体1外部的电极,以及伸入炉体1内的六根加热体51,通过对电极进行通电使加热体51产生高温并对硅锭9进行加热,具体的,加热体51的形状可以根据需要选择,本实施例中,六根加热体51呈管盘形设置在硅锭9的四周及顶部,四周分别设置一个加热体51,顶部设置两个加热体51,通过这样的方式对硅锭9进行加热。
继续参照图1,所述加热体51上设置上保温板6,所述上保温板6的外缘与所述隔热笼2的内壁贴靠,以在所述隔热笼2在所述升降装置4的作用下升降时封堵所述隔热笼2的上端敞口。
参照图1,所述炉体1底部设置下保温板7,所述下保温板7上设置用于放置所述硅锭9的承载件8,当所述隔热笼2罩设在所述硅锭9外时,所述隔热笼2的下端边缘与所述下保温板7上表面贴合,如上述实施例中所述,当隔热笼2升起时,其侧保温板21的下端边缘与下保温板7的上表面分离,使隔热笼2内热量扩散,促使硅锭9结晶,外保温板3阻止热量的横向传递,提升硅锭9的成型质量,避免硅锭9杂质和位错的产生,提高生产质量,降低成本。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例,不用于限制本发明,本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多晶硅铸锭炉,包括用于放置硅锭的炉体,所述炉体内设置套设在所述硅锭外的隔热笼,其特征在于,所述隔热笼与所述炉体的侧壁之间设置外保温板。
2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述外保温板设置在所述隔热笼上并与所述炉体的侧壁之间具有间隙。
3.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述炉体呈两端封闭的圆筒形,所述隔热笼包括多块依次拼接以形成所述隔热笼的侧壁的侧保温板,各所述侧保温板上分别设置所述外保温板。
4.根据权利要求3所述的多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述隔热笼还包括框架,所述侧保温板设置在所述框架上并形成两端开口的筒状。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述多晶硅铸锭炉还包括用于升降隔热笼的升降装置,所述升降装置包括设置在所述炉体外部的动力机构以及受所述动力机构驱动的升降杆,所述升降杆穿过所述炉体并与所述隔热笼连接以带动所述隔热笼升降以离开或罩设在所述硅锭上。
6.根据权利要求5所述的多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述多晶硅铸锭炉还包括加热器,所述加热器包括从所述炉体的顶部进入所述隔热笼内侧并延伸至所述硅锭侧面及顶部的加热体。
7.根据权利要求6所述的多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述加热体上设置上保温板,所述上保温板的外缘与所述隔热笼的内壁贴靠,以在所述隔热笼在所述升降装置的作用下升降时能够封堵所述隔热笼的上端敞口。
8.根据权利要求7所述的多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述炉体底部设置下保温板,所述下保温板上设置用于放置所述硅锭的承载件,当所述隔热笼罩设在所述硅锭外时,所述隔热笼的下端边缘与所述下保温板上表面贴合。
9.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述炉体包括上炉体及下炉体,所述上炉体罩设在所述下炉体上。
10.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述外保温板为石墨碳粘。
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