CN201245726Y - 托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种与多晶硅铸锭领域用的坩埚配套的附属装置，特别是涉及托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托。本实用新型的技术方案由没有安装缝隙的连为一体的坩埚托侧壁与坩埚托底板组成，坩埚托侧壁围绕的分布在坩埚托底板的四周边缘；坩埚托侧壁与坩埚托底板共同围成一个可放置多晶硅生产领域用的坩埚的下部的空腔。多晶硅生产领域用的坩埚的下部可放置在空腔中。本实用新型在多晶硅生产领域，首先使用了一体化的坩埚托设计。本实用新型可以起到固定石英坩埚形状的作用，又可以防止当硅液发生漏流时，漏流出石英坩埚的硅料被该坩埚托盘盛住，从而消除了硅液漏流可能会引起的重大安全隐患。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种与多晶硅铸锭领域用的坩埚配套的附属装置，特别是涉及托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托。
背景技术
以晶体硅为基材的太阳能电池可分为单晶硅和多晶硅两种。单晶硅晶体通常采用直拉单晶法(Czchoralski，或简称CZ)拉制而成。而多晶硅晶体有多种方法，目前在工业生产中普遍采用的可以粗略地分为定向凝固法，浇铸法，电磁冷石英坩埚连续铸锭法等。其中的定向凝固法由于其所产硅锭重量大，单炉产出量高，耗能低而受到最广泛的应用。定向凝固法的基本工艺特征是配料好的硅原料装满石英坩埚，在控制的环境下，硅原料被加热并熔化，随后，硅溶液在同一石英坩埚中由于单一方向的冷却，例如通常从石英坩埚底面开始结晶凝固，晶体逐渐逆着冷却方向生长，直至全部硅液凝固成为硅锭。
在多晶硅铸锭的工艺中，石英坩埚被用来盛装硅料，硅料在石英坩埚中完成融化、定向凝固的全过程。由于石英坩埚在温度超过1200℃左右后成为玻璃状，开始软化，通常需用其它材料来将石英坩埚固定。目前采用一块石墨底板托住石英坩埚底部，并用几块石墨做的护板来护住石英坩埚的四周，在硅原料熔化、晶体硅结晶过程中，由于各种原因，比如坩埚本身质量有暇，或装料太紧，都可能引起坩埚破裂，从而造成硅液漏出石英坩埚。由于传统石墨做的坩埚托由几块板材拼合而成，因此只能防止受热的石英坩埚过度变形，并不能防止硅液从间隙中泄露。
漏出的硅液会漏流到炉内底部的各种石墨及金属部件，严重时会将底部的水冷不锈钢炉壁熔穿，与炉壁夹层中的循环水发生剧烈反应，严重损坏铸锭炉，并有重大安全隐患。
尽管有技术人员想开发一体化的石墨护板与底板，但多晶硅领域的石英坩埚体积庞大，如果要开发与之配套的大型的一体化的石墨护板与底板在实际生产中很难实现。首先，能装住硅液的石墨材质需高密度石墨，这种原料由于加工工艺的限制，其尺寸受到一定的限制。超过60cm、70cm的块材已不易找到，另外一体化的石墨坩埚托需要用机械设备从一个巨型的石墨块中掏空而成，加工成本高昂，且掏空部分的废弃的石墨无法再利用，浪费极大。因此尽管有泄露硅液的隐患，而单独的数块石墨护板与底板组成的防护部件因成本低廉得到普遍使用。
但在多晶硅生产领域，坩埚的长：宽：高尺寸为60-110cm：60-110cm：20-50cm，甚至更大型化，坩埚承受的重量很大，少的为数十公斤，多的为数百公斤，坩埚托在设计的时候首先需要考虑支撑住坩埚防止坩埚软化变形，这也是现有依靠数块石墨护板与底板拼接组成的坩埚托所起的唯一一个作用，均未能彻底解决硅液漏流问题，始终存在安全隐患。
由于承受重量的巨大差异，导致在不同领域，不同场合，坩埚托设计侧重点也有很大差异。具体见下列表格：
表1
| 小尺寸的直径在3-10厘米的坩埚 | 单晶硅领域的中型尺寸的坩埚 | 单晶硅领域的中型尺寸的坩埚 | 多晶硅领域的大型尺寸的坩埚 | 多晶硅领域的大型尺寸的坩埚 | |
| 应用场合 | 实验室用 | 单晶硅工业用 | 单晶硅工业用 | 多晶硅工业用 | 多晶硅工业用 |
| 坩埚可能的尺寸 | 直径在3-10cm | 直径：高尺寸为30-50cm：20-40cm | 直径：高尺寸为30-50cm：20-40cm | 长∶宽∶高尺寸为60-110cm：60-110cm：40-60cm | 长∶宽∶高尺寸为60-110cm：60-110cm：40-60cm |
| 承受重量 | 数十克 | 数十公斤 | 数十公斤 | 数百公斤 | 数百公斤 |
| 传统的与之配套的坩埚托的设计方式 | 因为承受重量很轻，可以采用一体化无缝隙的设计。 | 绝大部分采用拼接拼装的有缝隙的设计。 | 可能有极少量的是采用一体化无缝隙的设计。 | 目前全部采用的是拼接拼装的有缝隙的设计。 | 目前全部采用的是拼接拼装的有缝隙的设计。增加复杂的附属的硅液溢流、漏流引导输出装置。例如CN200710070536提供的技术。 |
| 传统的与之配套的坩埚托已经解决的问题 | 防止坩埚变形。 | 主要解决支撑住坩埚防止坩埚软化变形的作用。 | 无缝隙的设计也可以解决支撑住坩埚防止坩埚软化变形、延长坩埚使用寿命的作用。 | 有缝隙的设计主要解决支撑住坩埚防止坩埚软化变形的作用，可以部分解决少量溢流、漏流问题。 | 有缝隙的设计主要解决支撑住坩埚防止坩埚软化变形的作用，不降低因漏流而带来的损失，可以预警。 |
| 传统的与之配套的坩埚托不能解决的问题 | 实验时不存在出现硅液漏流的现象，所以实验用坩埚托不涉及硅液漏流问题。 | 严重的溢流、漏流的硅液依然会从缝隙中漏出。不能防止严重的溢流、漏流问题。 | 该领域用的坩埚托未涉及防止硅液漏流的研究。 | 严重的溢流、漏流的硅液依然会从缝隙中漏出。不能防止严重的溢流、漏流问题。 | 引导装置只能局部引导部分的溢流、漏流硅液进入引导装置，但大面积的严重的溢流、漏流的硅液依然会从缝隙中漏出。 |
| 引起爆炸的安全隐患 | / | 小 | 小 | 始终不能彻底解决。 | 始终不能彻底解决。 |
| 市场上没有或很少有石墨一体化的无缝隙设计的原因 | / | 中型尺寸的石墨坩埚托费用高。 | 中型尺寸的石墨坩埚托费用高。 | 大型尺寸的石墨坩埚托原料，费用偏高，市场上目前无法供应。 | 大型尺寸的石墨坩埚托，费用偏高，市场上目前无法供应。 |
可见，针对多晶硅领域的大型尺寸的坩埚，始终没有一体化无缝隙设计的坩埚托，特别是没有一体化无缝隙设计的由四块矩形的坩埚托侧面板构成的坩埚托侧壁和一块矩形的坩埚托底板共同围成一个立体长方的空腔的设计。即使面对爆炸的安全隐患，目前最佳的解决的方案也是采用例如CN200710070536提供的技术：增加复杂的附属装置用于引导溢流、漏流的硅液，然而一旦发生坩埚破裂造成的严重泄露，引导装置只能局部引流部分硅液，大部分硅液仍然会沿拼接的护板之间的缝隙泄露，安全隐患始终存在。
尽管有针对直径3-10cm的实验用小型坩埚和直径：高尺寸为30-50cm：20-40cm的单晶领域坩埚配套的坩埚托的提示，在多晶硅生产领域依然存在宁可采用复杂的引导附属装置只能解决部分硅液轻微泄露的设计，也不愿意使用一体化的大型坩埚托的偏见。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托。
本实用新型的技术方案为：
一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：该坩埚托由没有安装缝隙的连为一体的坩埚托侧壁与坩埚托底板组成，坩埚托侧壁围绕的分布在坩埚托底板的四周边缘；坩埚托侧壁与坩埚托底板共同围成一个可放置多晶硅生产领域用的坩埚的下部的空腔。
多晶硅生产领域用的坩埚的下部可放置在空腔中。坩埚托侧壁与坩埚托底板共同围成一个空腔，多晶硅生产领域用的坩埚的下部可放置在空腔中的具体解释是：坩埚的下部分为坩埚的下部外壁和坩埚的下部的底板；坩埚托侧壁围绕在坩埚的下部外壁的四周，坩埚托底板平贴在坩埚的下部的底板下面。
一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：防漏流的坩埚托由四块矩形的坩埚托侧面板构成的坩埚托侧壁和一块矩形的坩埚托底板组成，四块矩形的坩埚托侧面板构成的坩埚托侧壁和一块矩形的坩埚托底板共同围成一个立体长方的空腔。
本实用新型涉及的坩埚托外形可以是矩形的，也可以是圆筒形的，根据坩埚的形状来决定坩埚托的形状；
本实用新型的优点在于：该防漏流的坩埚托既可以起到固定石英坩埚形状的作用，又可以防止当硅液发生漏流时，漏流出石英坩埚的硅料被该坩埚托盛住，从而消除了硅液漏流可能会引起的重大安全隐患。本实用新型坩埚托因为一体化的设计，没有缝隙可供硅液泄漏，可以完全防止坩埚破裂造成的严重泄露带来的安全隐患。本实用新型在多晶硅生产领域，首先使用了一体化的坩埚托设计。本实用新型克服了在多晶硅生产领域依然存在宁可采用复杂的引导附属装置只能解决部分硅液轻微泄露的设计，也不愿意使用一体化的大型坩埚托的偏见。
表2
| 带缝隙的护板组成的坩埚托 | 一体化坩埚托 | |
| 支撑作用 | 可以 | 可以 |
| 防止硅液轻微泄露 | 不可以 | 可以 |
| 防止硅液严重泄露 | 不可以 | 可以 |
附图说明
图1是坩埚托外观示意图。
图2是坩埚托使用状态图。
附图标记：坩埚托1、坩埚托侧壁2、坩埚托底板3、坩埚4
具体实施方式
实施例1、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：该坩埚托1由没有安装缝隙的连为一体的坩埚托侧壁2与坩埚托底板3组成，坩埚托侧壁2围绕的分布在坩埚托底板3的四周边缘；坩埚托侧壁2与坩埚托底板3共同围成一个可放置多晶硅生产领域用的坩埚4的下部的空腔。
使用的时候，多晶硅生产领域用的坩埚4的下部可放置在空腔中。
坩埚托侧壁2与坩埚托底板3共同围成一个空腔，多晶硅生产领域用的坩埚4的下部可放置在空腔中的具体解释是：坩埚4的下部分为坩埚4的下部外壁和坩埚4的下部的底板；坩埚托侧壁2围绕在坩埚4的下部外壁的四周，坩埚托底板3平贴在坩埚4的下部的底板下面。
实施例2、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：防漏流的坩埚托由四块矩形的坩埚托侧面板构成的坩埚托侧壁2和一块矩形的坩埚托底板3组成，四块矩形的坩埚托侧面板构成的坩埚托侧壁2和一块矩形的坩埚托底板3共同围成一个立体长方的空腔。其余同实施例1。
实施例3、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：立体长方的空腔的长：宽：高尺寸为60-210cm：60-210cm：10-210cm。其余同实施例3。
实施例4、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：坩埚托侧壁8的壁厚为1-50mm；坩埚托底板9的壁厚为1-50mm。其余同实施例1。
实施例5、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：立体长方的空腔的长：宽：高尺寸为160cm：160cm：30cm。其余同实施例2。
实施例6、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：立体长方的空腔的长：宽：高尺寸为60cm：60cm：10cm。其余同实施例2。
实施例7、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：立体长方的空腔的长：宽：高尺寸为210cm：210cm：210cm。其余同实施例2。
实施例8、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：立体长方的空腔的长：宽：高尺寸为100cm：100cm：80cm。其余同实施例2。
实施例9、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：立体长方的空腔的长：宽：高尺寸为72cm：72cm：25cm。其余同实施例2。
实施例10、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：立体长方的空腔的长：宽：高尺寸为87cm：87cm：28cm。其余同实施例2。
实施例11、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：立体长方的空腔的长：宽：高尺寸为110cm：110cm：40cm。其余同实施例2。
实施例12、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：立体长方的空腔的长：宽：高尺寸为60cm：60cm：10cm。其余同实施例2。
实施例13、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：立体长方的空腔的长：宽：高尺寸为50cm：50cm：15cm。其余同实施例2。
实施例14、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：坩埚托侧壁8的壁厚为1mm；坩埚托底板9的壁厚为1mm。其余同实施例1。
实施例15、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：坩埚托侧壁8的壁厚为50mm；坩埚托底板9的壁厚为50mm。其余同实施例1。
实施例16、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：坩埚托侧壁8的壁厚为10mm；坩埚托底板9的壁厚为10mm。其余同实施例1。
实施例17、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：坩埚托侧壁8的壁厚为30mm；坩埚托底板9的壁厚为30mm。其余同实施例1。
实施例18、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：坩埚托侧壁8的壁厚为15mm；坩埚托底板9的壁厚为20mm。其余同实施例1。
实施例19、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：坩埚托外形是圆筒形。其余同实施例1。
实施例20、一组托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其中：防漏流的坩埚托1由碳-碳复合材料制成；其余分别同上述每个实施例。
结合实施例解释工作原理：带有防漏流坩埚托1的石英坩埚4装入硅料后，放入铸锭炉，在控制的环境下，硅原料被加热并熔化，随后，硅溶液开始结晶凝固，在硅料熔化和结晶的过程中，石英坩埚4会转化成为玻璃态，开始软化，坩埚托1可以固定住软化的石英坩埚4，而且当有硅液从石英坩埚4中漏出时，坩埚托1会盛装漏流的硅液，防止漏流的硅液进一步损坏炉内其它部件，进一步引发安全事故，消除了硅液漏流引起的重大安全隐患。
随着碳-碳复合材料的推广使用，可以更便利的生产没有安装缝隙的连为一体的大型的坩埚托。
Claims (6)
1、一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其特征在于：该坩埚托(1)由没有安装缝隙的连为一体的坩埚托侧壁(2)与坩埚托底板(3)组成，坩埚托侧壁(2)围绕的分布在坩埚托底板(3)的四周边缘；坩埚托侧壁(2)与坩埚托底板(3)共同围成一个可放置多晶硅生产领域用的坩埚(4)的下部的空腔。
2、如权利要求1所述的一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其特征在于：防漏流的坩埚托由四块矩形的坩埚托侧面板构成的坩埚托侧壁(2)和一块矩形的坩埚托底板(3)组成，四块矩形的坩埚托侧面板构成的坩埚托侧壁(2)和一块矩形的坩埚托底板(3)共同围成一个立体长方的空腔。
3、如权利要求2所述的一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其特征在于：立体长方的空腔的长：宽：高尺寸为60-210cm：60-210cm：10-210cm。
4、如权利要求1所述的一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其特征在于：坩埚托侧壁(2)的壁厚为1-50mm；坩埚托底板(3)的壁厚为1-50mm。
5、如权利要求1所述的一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其特征在于：坩埚托外形是圆筒形。
6、如权利要求1所述的一种托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托，其特征在于：防漏流的坩埚托(1)由碳-碳复合材料制成。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Jiangxi Saiwei LDK Photovoltaic Silicon Technology Co., Ltd. Assignor: LDK Solar Co., Ltd. Contract record no.: 2011360000045 Denomination of utility model: Copple lower part leak-proof copple holder for polysilicon production field Granted publication date: 20090527 License type: Exclusive License Record date: 20110616 |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20090527 |
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