CN201133765Y - 一种多晶硅分凝铸锭炉 - Google Patents
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Abstract
一种多晶硅分凝铸锭炉，包含可分离的炉盖，炉身和炉底装置；该炉身内设置有硅料容纳装置和若干均匀分布的加热装置；该硅料容纳装置通过连接机构与炉底连接固定；该加热装置包含加热元件和控制该加热元件升降的运动控制装置；该炉底装置包含炉底，与炉底连接的升降装置，以及和该升降装置连接的水平移动装置；本实用新型还包含一自动实时的控制炉内温度变化和加热元件升降速度的控制系统。本实用新型可自动实时的控制加热元件的升降和炉内温度变化，使硅料的固液界面达到良好的控制，获得最优的结晶效果和去杂效果。
Description
技术领域
本实用新型属于多晶硅生产设备技术领域，特别涉及一种用于制备高纯度多晶硅的分凝铸锭用真空炉。
背景技术
在多晶硅的生产和提纯的过程中，尤其是在使用物理或冶金法制备提纯多晶硅的过程中，需要通过定向凝固来去杂和铸锭。中国实用新型专利200620031881.4公开了一种制备多晶硅用的铸锭炉，采用对上工序的硅水加热，在通过自下而上设有分层加热元件的加热罩来对坩埚中的硅水进行加热、保温和冷却，并在坩埚底部设有水冷循环系统，还在坩埚底部和保温罩顶部设有升降机构，以进行倒入硅水和出料，由于硅水由上直接倒入坩埚在实际操作中并不可行，容易造成氧化、硅水溅出以及导致坩埚损坏；而且该专利中炉顶的结构复杂，容易出现故障；而采用分层加热元件的方式无法保证坩埚内硅水凝固铸锭的效果。因此，该中国实用新型专利20062003 1 881.4实际并不可行。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种多晶硅分凝铸锭炉，其能够将硅料加热熔融之后，以任意设定的速度自下而上均匀降温，从而达到通过定向凝固对硅料同时进行提纯和铸锭，并使硅料的固液界面得到良好控制，达到最优的结晶效果和去杂效果。
为达上述目的，本实用新型提供一种多晶硅分凝铸锭炉，其包含可分离的炉盖，炉身和炉底装置，特点是：
所述的炉身内设置有硅料容纳装置和若干均匀分布的加热装置；
所述的硅料容纳装置通过连接机构与炉底连接固定；
所述的加热装置包含加热元件和控制该加热元件升降的运动控制装置；
所述的炉底装置包含炉底，与炉底连接的升降装置，以及和该升降装置连接的水平移动装置。
所述的硅料容纳装置包含坩埚，及设置在坩埚底部的均热层。
所述的加热元件为石墨棒。
所述的均热层为石墨料台。
进一步，所述的多晶硅分凝铸锭炉中还设置有炉体保温层，其包含炉侧保温层，以及设置在石墨平台底部的炉底保温层。
所述的炉体保温层为石墨毡。
所述的炉侧保温层通过炉盖上的支架固定，其通过滑动导轨，与炉身内的加热元件同步平稳升降。
所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含一自动实时的控制炉内温度变化和加热元件升降速度的控制系统。
所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含设置在炉身内的保护气体输入装置，其通过设置在炉盖上的气体导入接口连接固定。
所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含设置在炉身内的真空装置，其通过设置在炉盖上的气体导入接口连接固定。
所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含设置在坩埚内的反应气体输入装置，其通过设置在炉盖上的气体导入接口连接固定。
本实用新型提供的多晶硅分凝铸锭炉，可通过控制系统接受来自用户自行设定的数学模型以及相关参数的设定值和实时测量值，并按该数学模型给出的精确控制参数进行温度和升降移动控制，能将硅料加热熔融之后，以任意设定的速度自下而上均匀降温，从而达到通过定向凝固对硅料同时进行提纯和铸锭，并使硅料的固液界面得到良好控制，达到最优的结晶效果和去杂效果。
本实用新型提供的多晶硅分凝铸锭炉，无论是固体，还是液体硅料，上下料的步骤均在炉底处进行，由此大大简化了原先炉顶的结构，同时，炉盖的设置能大大方便整个炉体的维修。
本实用新型提供的多晶硅分凝铸锭炉，在加热和冷却硅料的过程中，无需移动被固定的坩埚，减少了振动，保证凝固时的硅结晶状态完好；另外，由于坩埚放置在均热层上，均热层底部又设置炉底保温层，由此可保证坩埚的温度和降温时的变化速率在整个底部是均匀的。
附图说明
图1是本实用新型提供的多晶硅分凝铸锭炉的结构示意图。
具体实施方式
以下结合图1，详细说明本实用新型较佳的实施方式：
如图1所示，本实用新型所提供的多晶硅分凝铸锭炉，其包含可分离的炉盖1，炉身2和炉底装置，特点是：
所述的炉身2内设置有硅料容纳装置和若干均匀分布的加热装置；
所述的硅料容纳装置通过连接机构12与炉底3连接固定；
所述的加热装置包含加热元件7和控制该加热元件7升降的运动控制装置；
所述的炉底装置包含与炉底3本身连接的升降装置5，以及和该升降装置5连接的水平移动装置4。
所述的硅料容纳装置包含坩埚8，及设置在坩埚8底部的均热层10。
所述的均热层10为石墨料台，或采用其它耐高温材料。
所述的加热元件7为石墨棒，本实施例中，设置有12-36根石墨棒。
进一步，所述的多晶硅分凝铸锭炉中还设置有炉体保温层，该炉体保温层为低污染、无挥发的耐热材料，一般为石墨毡，或采用其它高温绝热材料；其包含炉侧保温层6，以及设置在均热层10底部的炉底保温层11。
所述的炉侧保温层6通过炉盖1上的支架固定，其通过滑动导轨，与炉身2内的加热元件7同步平稳升降。
所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含一自动实时的控制炉内温度变化和加热元件升降速度的控制系统。
所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含设置在炉身2内的保护气体输入装置13，其通过设置在炉盖1上的气体导入接口连接固定。
所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含设置在炉身2内的真空装置14，其通过设置在炉盖1上的气体导入接口连接固定。
所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含设置在坩埚8内的反应气体输入装置15，其通过设置在炉盖1上的气体导入接口连接固定。
本实用新型提供的多晶硅分凝铸锭炉，其工作过程如下：
先通过升降装置5将炉底3下降，与炉身2分离打开，再通过水平移动装置4将其并移到炉底3移到炉外进行上料，在炉体外部将硅料9放在固定在炉底上的坩埚8内；该硅料9可以是固体，也可以是液体；装料完毕后，通过水平移动装置4将炉底3再移回到炉身2下部，再通过升降装置5使炉底3与炉身2结合密闭；
通过运动控制装置控制全部加热元件石墨棒7下降到最低位置，然后通过真空系统14对炉内抽真空，达到预定的真空度后，通电加热使坩埚8及坩埚8内的硅料9升温熔融，同时通过保护气体输入系统13向炉内通入保护气体；在硅料熔融时，可通过反应气体输入系统15向坩埚8内通入反应气体，使反应气体与硅料9中的杂质反应，以便通过蒸发、造渣和降低分凝系数，便于硅料的分凝提纯；
在一定的时间后，通过运动控制装置的控制，缓慢向上移动石墨棒7，石墨棒7的上移速度由液体热力学模型给定，该使坩埚8和坩埚内的熔化的硅料9从底部开始向上逐步均匀降温，并从底部向上慢慢凝固，保持固液界面始终按一个平面上升，在凝固的过程中，硅料9结晶形成多晶硅，并在分凝作用下将分凝系数小的杂质向上挤出，达到去杂的目的，同时又能达到良好的铸锭效果；
在坩埚8内的硅料9完全结晶后，开始缓慢降低石墨棒7的功率以降低温度，在功率降到零后，加大保护气体的流量以进一步冷却降温，当温度降到预定温度后，再打开下降炉底3，再通过水平移动装置4将连接坩埚8的炉底3移到炉外，取出凝固的硅料9，切除硅块表面部分杂质较高的部分，即可得到高纯度的多晶硅锭。
本实用新型每炉每次可对多达一吨的多晶硅进行提纯和铸锭，处理量与炉体和坩埚的大小及加热功率等因素有关，每炉的处理时间为40-90小时不等，处理时间与硅料的重量和结晶状况有关。
本实用新型提供的多晶硅分凝铸锭炉，采用自动控制系统高精度实时的进行温度和升降移动控制，该自动控制系统由人机界面、PLC(可编程控制器Programmable logic Controller)、仪表和传感器以及传动机构和执行机构组成，能够按工艺要求实时控制打开炉底、装料、卸料的操作，按指定的温度设定值和曲线对加热元件进行升温、保温、降温控制，按设定的数学模型控制加热元件的升降速率，控制保护气体和反应气体的通断，控制保护气体的流量和压力，控制电路和阀门的开关，并对炉体生产过程中的生产参数进行监测和记录，在故障发生时报警，同时人员能够通过操作台进行手动控制以及手/自动无扰动切换。
本实用新型提供的多晶硅分凝铸锭炉，可通过控制系统接受来自用户自行设定的数学模型以及相关参数的设定值和实时测量值，并按该数学模型给出的精确控制参数进行温度和升降移动的实时控制，能将硅料加热熔融之后，以任意设定的速度自下而上均匀降温，从而达到通过定向凝固对硅料同时进行提纯和铸锭，并使硅料的固液界面得到良好控制，达到最优的结晶效果和去杂效果。
本实用新型提供的多晶硅分凝铸锭炉，无论是固体，还是液体硅料，上下料的步骤均在炉底处进行，由此大大简化了原先炉顶的结构，同时，炉盖的设置能大大方便整个炉体的维修。
本实用新型提供的多晶硅分凝铸锭炉，在加热和冷却硅料的过程中，无需移动被固定的坩埚，减少了振动，保证凝固时的硅结晶状态完好；另外，由于坩埚放置在均热层石墨料台上，石墨料台底部又设置炉底保温层，由此可保证坩埚的温度和降温时的变化速率在整个底部是均匀的。
Claims (10)
1.一种多晶硅分凝铸锭炉，包含可分离的炉盖(1)，炉身(2)和炉底装置，其特征在于；
所述的炉身(2)内设置有硅料容纳装置和若干均匀分布的加热装置；
所述的硅料容纳装置通过连接机构(12)与炉底(3)连接固定；
所述的加热装置包含加热元件(7)和控制该加热元件(7)升降的运动控制装置；
所述的炉底装置包含炉底(3)，与该炉底(3)连接的升降装置(5)，以及和该升降装置(5)连接的水平移动装置(4)。
2.如权利要求1所述的多晶硅分凝铸锭炉，其特征在于，所述的硅料容纳装置包含坩埚(8)，及设置在坩埚(8)底部的均热层(10)。
3.如权利要求2所述的多晶硅分凝铸锭炉，其特征在于，所述的均热层(10)为石墨料台。
4.如权利要求1所述的多晶硅分凝铸锭炉，其特征在于，所述的加热元件(7)为石墨棒。
5.如权利要求1所述的多晶硅分凝铸锭炉，其特征在于，所述的多晶硅分凝铸锭炉中还设置有炉体保温层，其包含炉侧保温层(6)，以及设置在均热层(10)底部的炉底保温层(11)；该炉体保温层为石墨毡。
6.如权利要求5所述的多晶硅分凝铸锭炉，其特征在于，所述的炉侧保温层(6)通过炉盖(1)上的支架固定，通过滑动导轨升降。
7.如权利要求1所述的多晶硅分凝铸锭炉，其特征在于，所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含一自动实时的控制炉内温度变化和加热元件升降速度的控制系统。
8.如权利要求1所述的多晶硅分凝铸锭炉，其特征在于，所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含设置在炉身(2)内的保护气体输入装置(13)，其通过设置在炉盖(1)上的气体导入接口连接固定。
9.如权利要求1所述的多晶硅分凝铸锭炉，其特征在于，所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含设置在炉身(2)内的真空装置(14)，其通过设置在炉盖(1)上的气体导入接口连接固定。
10.如权利要求1所述的多晶硅分凝铸锭炉，其特征在于，所述的多晶硅分凝铸锭炉还包含设置在坩埚(8)内的反应气体输入装置(15)，其通过设置在炉盖(1)上的气体导入接口连接固定。
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Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN102703969A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-10-03 | 天威新能源控股有限公司 | 低碳准单晶铸锭炉及应用该铸锭炉进行铸锭的方法 |
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| CN110697720A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-17 | 云南永昌硅业股份有限公司 | 一种大型工业硅快速定向凝固的装置 |
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103890240A (zh) * | 2011-08-31 | 2014-06-25 | 原子能和代替能源委员会 | 设置有附加横向热源的通过定向固化制造晶体材料的系统 |
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| CN102703969A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-10-03 | 天威新能源控股有限公司 | 低碳准单晶铸锭炉及应用该铸锭炉进行铸锭的方法 |
| CN102703969B (zh) * | 2012-06-14 | 2015-04-15 | 天威新能源控股有限公司 | 低碳准单晶铸锭炉及应用该铸锭炉进行铸锭的方法 |
| CN103572365A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-02-12 | 青岛隆盛晶硅科技有限公司 | 一种侧部加热器可移动的铸锭炉及铸锭生产工艺 |
| CN103572365B (zh) * | 2013-11-06 | 2017-01-11 | 青岛隆盛晶硅科技有限公司 | 一种侧部加热器可移动的铸锭炉及铸锭生产工艺 |
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Assignee: Jiangsu strong Photovoltaic Technology Co., Ltd. Assignor: Shanghai Pro Entergy Technology Co., Ltd. Contract record no.: 2011310000120 Denomination of utility model: Polycrystalline silicon segregation ingot furnace Granted publication date: 20081015 License type: Exclusive License Record date: 20110728 |
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