CN107805843A - 一种多晶硅铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多晶硅铸锭炉，包括炉体以及设于炉体内的石墨立柱、中心热偶和溢流隔离装置，所述溢流隔离装置包括连续型溢流棉和圆台形的隔离本体，所述隔离本体底面与所述炉体的下炉腔内壁紧密贴合，所述隔离本体的顶面具有贯穿隔离本体且竖直向上延伸的第一圆筒和第二圆筒，所述第一圆筒包裹于石墨立柱外，所述第二圆筒包裹于中心热偶外，所述连续型溢流棉覆盖于隔离本体顶面和侧面并延伸至下炉腔内壁上。本发明全面阻碍了液态硅料与下炉腔内壁的接触可能性，避免液态硅料直接接触到炉体而引起炉体爆炸情况。

Description

一种多晶硅铸锭炉

技术领域

本发明涉及多晶硅制造设备领域，尤其涉及一种多晶硅铸锭炉。

背景技术

在太阳能光伏领域，普遍采用定向凝固的方法生产多晶硅铸锭。其基本原理是：将硅料放入到陶瓷石英坩埚中，再将陶瓷石英坩埚放入到多晶硅铸锭炉中，通过加热使硅料熔化，之后熔融态的硅液从坩埚的底部开始结晶并定向向上生长，生长成多晶硅锭。硅液溢流是多晶硅铸锭过程中一种比较常见的异常情况，主要原因有：(1)石英坩埚可能存在着肉眼和仪器无法检测出的缺陷，坩埚壁体上的薄弱区域在高温时可能会由于热应力集中而发生破裂。(2)在搬运及装料中的磕碰，会使陶瓷石英坩埚的内部产生隐蔽裂痕，这些隐蔽裂痕通常不被发现，在运行过程中发生破裂。(3)硅料纯度不够或没有清洗干净，带有腐蚀坩埚的杂质。发生硅液溢流情况时，熔融的液态硅会从陶瓷石英坩埚流出，流到铸锭炉体底部。如果发现不及时，大量的液态硅会与低温的炉壁接触，特别是没有溢流棉保护的石墨立柱孔和中心热偶孔，导致炉壁被熔穿后，炉壁夹层内的冷却水迅速汽化而造成炉体爆炸。

现有技术中的多晶硅铸锭炉溢流保护装置，是直接将溢流棉铺设在下炉体内。这种装置的缺陷是溢流棉与石墨立柱和中心热偶圆孔的连接不紧密，在石墨立柱和中心热偶圆孔处，溢流棉被掏空，不可避免存在缝隙。发生硅液溢流时，高温的硅液容易通过溢流棉与石墨立柱和中心热偶圆孔之间的缝隙渗透，直接接触到炉体，从而引起炉体爆炸。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全面阻碍了液态硅料与下炉腔内壁的接触可能性，避免液态硅料直接接触到炉体而引起炉体爆炸情况的多晶硅铸锭炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多晶硅铸锭炉，包括炉体以及设于炉体内的石墨立柱、中心热偶和溢流隔离装置，所述溢流隔离装置包括连续型溢流棉和圆台形的隔离本体，所述隔离本体底面与所述炉体的下炉腔内壁紧密贴合，所述隔离本体的顶面具有贯穿隔离本体且竖直向上延伸的第一圆筒和第二圆筒，所述第一圆筒包裹于石墨立柱外，所述第二圆筒包裹于中心热偶外，所述连续型溢流棉覆盖于隔离本体顶面和侧面并延伸至下炉腔内壁上。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述隔离本体底面为可与所述下炉腔内壁配合的圆弧面。

所述下炉腔内壁设有至少一层内壁溢流棉，所述隔离本体底面紧贴最外层的内壁溢流棉。

所述连续型溢流棉设有多层，多层连续型溢流棉层层覆盖于隔离本体顶面和侧面并延伸至下炉腔内壁上。

所述石墨立柱设置至少三根，所述隔离本体对应设有至少三个第一圆筒。

所述隔离本体底面直径为400～1500mm，顶面直径为300～1200mm。

所述隔离本体的材质为氧化铝纤维硬毡。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的多晶硅铸锭炉，将溢流隔离装置安装在多晶硅铸锭炉下炉腔内壁上，构成高可靠性多晶硅定向凝固铸锭炉。隔离本体紧密贴合在下炉腔内壁上，且其上的第一圆筒和第二圆筒，将炉体内的石墨立柱、中心热偶包围起来，当炉体内发生溢流情况下，全方位阻碍了液态硅料与下炉腔内壁的接触可能性，避免液态硅料直接接触到炉体而引起炉体爆炸情况；采用该溢流隔离装置加强了对多晶硅铸锭炉薄弱位置处的保护，保证了多晶硅铸锭生产过程的安全性。

附图说明

图1是本发明多晶硅铸锭炉的结构示意图。

图2是本发明中炉体的结构示意图。

图3是本发明中隔离本体的结构示意图。

图4是图3俯视图。

图中各标号表示：

1、炉体；11、下炉腔内壁；2、石墨立柱；3、中心热偶；4、连续型溢流棉；5、隔离本体；6、第一圆筒；7、第二圆筒；8、内壁溢流棉。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图4所示，本实施例的多晶硅铸锭炉，包括炉体1以及设于炉体1内的石墨立柱2、中心热偶3和溢流隔离装置，溢流隔离装置包括连续型溢流棉4和圆台形的隔离本体5，隔离本体5底面与炉体1的下炉腔内壁11紧密贴合，隔离本体5的顶面具有贯穿隔离本体5且竖直向上延伸的第一圆筒6和第二圆筒7，第一圆筒6包裹于石墨立柱2外，第二圆筒7包裹于中心热偶3外，连续型溢流棉4覆盖于隔离本体5顶面和侧面并延伸至下炉腔内壁11上。

在具体应用实例中，隔离本体5底面可以是与下炉腔内壁11配合的圆弧面，或者与下炉腔内壁11近似的弧面，保证隔离本体5底面可紧密贴合在下炉腔内壁11上。本实施例中，隔离本体5底面为与下炉腔内壁11完全配合的圆弧面。

在具体应用实例中，连续型溢流棉4可设置单层或设置多层，多层连续型溢流棉4层层覆盖于隔离本体5顶面和侧面并延伸至下炉腔内壁11上。本实施例中，连续型溢流棉4设置一层。

本实施例的多晶硅铸锭炉，将溢流隔离装置安装在多晶硅铸锭炉下炉腔内壁11上，构成高可靠性多晶硅定向凝固铸锭炉。隔离本体5紧密贴合在下炉腔内壁11上，且其上的第一圆筒6和第二圆筒7，将炉体1内的石墨立柱2、中心热偶3包围起来，当炉体1内发生溢流情况下，全方位阻碍了液态硅料与下炉腔内壁11的接触可能性，避免液态硅料直接接触到炉体1而从而引起炉体1爆炸情况。采用该溢流隔离装置加强了对多晶硅铸锭炉薄弱位置处的保护，保证了多晶硅铸锭生产过程的安全性。

在具体应用实施例中，下炉腔内壁11设有一层或多层内壁溢流棉8。本实施例中，内壁溢流棉8设置两层，隔离本体5底面紧贴外层的内壁溢流棉8。

本实施例中，隔离本体5底面直径为400～1500mm内的任一值，顶面直径为300～1200mm内的任一值。隔离本体5的材质为氧化铝纤维硬毡。

除本实施例外，隔离本体5也可以为其他防火耐高温材料。

在具体应用实施例中，石墨立柱2可以设置三根或三根以上。本实施例中，石墨立柱2设置三根，隔离本体5对应设有三个第一圆筒6。在实际应用过程中，隔离本体5上的三个第一圆筒6、第二圆筒7之间的间隙，根据石墨立柱2和中心热偶3而定，同理，第一圆筒6和第二圆筒7的内径根据根据石墨立柱2和中心热偶3的直径而定，从而可保证每种型号的多晶硅铸锭炉具有合适的溢流隔离装置。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种多晶硅铸锭炉，包括炉体(1)以及设于炉体(1)内的石墨立柱(2)、中心热偶(3)和溢流隔离装置，其特征在于：所述溢流隔离装置包括连续型溢流棉(4)和圆台形的隔离本体(5)，所述隔离本体(5)底面与所述炉体(1)的下炉腔内壁(11)紧密贴合，所述隔离本体(5)的顶面具有贯穿隔离本体(5)且竖直向上延伸的第一圆筒(6)和第二圆筒(7)，所述第一圆筒(6)包裹于石墨立柱(2)外，所述第二圆筒(7)包裹于中心热偶(3)外，所述连续型溢流棉(4)覆盖于隔离本体(5)顶面和侧面并延伸至下炉腔内壁(11)上。

2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述隔离本体(5)底面为可与所述下炉腔内壁(11)配合的圆弧面。

3.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述下炉腔内壁(11)设有至少一层内壁溢流棉(8)，所述隔离本体(5)底面紧贴最外层的内壁溢流棉(8)。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述连续型溢流棉(4)设有多层，多层连续型溢流棉(4)层层覆盖于隔离本体(5)顶面和侧面并延伸至下炉腔内壁(11)上。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述石墨立柱(2)设置至少三根，所述隔离本体(5)对应设有至少三个第一圆筒(6)。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述隔离本体(5)底面直径为400～1500mm，顶面直径为300～1200mm。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述隔离本体(5)的材质为氧化铝纤维硬毡。