CN202705566U - 一种用于多晶硅铸锭炉的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于多晶硅铸锭炉的冷却装置，将加热笼内设置有一隔温门，该隔温门将加热笼分为上下两个腔室；所述上腔室为加热室，于上腔室内顶部设有上加热器，中部设有坩埚，下部设有下加热器，用于对坩埚内的硅料快速熔化；所述下腔室为制冷室，于下腔室内底部设有换热装置，用于对坩埚匀速、均匀降温，以便实现多晶硅均匀定向生长。该装置结构简单，操作方便，通过隔热门，巧妙地将炉内冷热分隔开，形成上下温度梯度，通过控制隔热门的开口大小、速度来控制多晶硅的冷却速度。

Description

一种用于多晶硅铸锭炉的冷却装置

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种用于多晶硅铸锭炉的冷却装置。 

背景技术

现有技术中太阳能电池板主要采用多晶硅制成，然而多晶硅的制作过程是首先在铸锭炉内将硅原料加热熔化，然后对坩埚内硅原料进行降温、冷却凝固形成多晶硅锭。上述技术中生产多晶硅锭，主要包括以下几个阶段：熔化、定向结晶、退火、冷却。 

多晶硅锭的生长过程中冷却最为重要，多采用通过调节加热器的功率，调节加热笼与底部热交换台的接触距离进行降温，以便控制硅锭生长速度和生长方向。 

还用通过设置循环盘管制冷装置于坩埚底部，当坩埚加热结束后，通过启动制冷装置循环冷媒主动将坩埚底部开始冷却。上述制冷方式中都无法控制坩埚的冷却位置，也无法理想控制坩埚内多晶硅的垂直液面生长方向，更不能控制多晶硅的理想生长速度，生产出来的多晶硅锭品质差，废料多，生产效率低。现有铸锭炉如图1所示，申请号为：201010176628.9的中国专利，具体公开的是双腔体隔热笼的晶硅铸锭炉。 

然而一种设有隔热门的多晶硅铸锭炉的冷却方法及冷却装置尚未见报导。 

实用新型内容

为解决现有的技术问题，本实用新型的目的是提供一种能产出高品质多晶硅锭的多晶硅铸锭炉的冷却装置。 

为实现上述目的本实用新型采用的技术方案是： 

一种用于多晶硅铸锭炉的冷却装置， 

将加热笼内设置有一隔温门，该隔温门将加热笼分为上下两个腔室；所述上腔室为加热室，于上腔室内顶部设有上加热器，中部设有坩埚，下部设有下加热器，用于对坩埚内的硅料快速熔化；所述下腔室为制冷室，于下腔室内底部设有换热装置，用于对坩埚匀速、均匀降温，以便实现多晶硅均匀定向生长。 

所述上腔室内设置有一定向温度传导装置，所述定向温度传导装置设置于坩埚和下加热器之间。 

所述隔温门为至少两个门扇或者两个门扇以上的对开隔温门；所述隔温门贯穿隔热笼侧壁与驱动电机连接，所述隔温门通过驱动电机驱动 与隔热笼侧壁滑动配合连接。 

所述隔温门为多个对开门扇，每对对开门扇为一层，多对门扇可以形成两层或三层结构，当两个门扇对接后，由下层门扇封闭上层对接处的间隙，确保隔温性能。 

所述隔温门打开后，开口处可以形成长方形、正方形或圆形的结构。 

所述隔温门的材质为固化碳纤维；所述换热装置采用水冷换热盘。 

本实用新型的有益效果是： 

1、本实用新型是将铸锭炉加设隔热门，该装置新颖、巧妙、有效将炉内冷热分隔开，并能有效的控制坩埚上下的温度梯度、控制冷却位置，便于控制多晶硅垂直生长和理想的生长速度。 

2、本实用新型可以将隔热门设置成两层或多层，两个门扇对开、三个门扇对开或者更多门扇对开结构，该结构更合理地起到保温的作用。 

3、本实用新型中设有的隔热门，可以实时控制该门的开合度，该结构可以更合理地控制降温的位置，更精确地控制降温速度。 

附图说明

图1是现有铸锭炉结构图。 

图2是本实用新型的整体结构示意图。 

图3是本实用新型的隔温门结构示意图。 

图4是本实用新型采用四个门扇时隔温门结构示意图。 

具体实施方式

下面结合说明书附图图1-4对本实用新型的进一步详细说明； 

一种用于多晶硅铸锭炉的冷却装置， 

将加热笼内设置有一隔温门2，该隔温门2将加热笼分为上下两个腔室；所述上腔室为加热室，于上腔室内顶部设有上加热器6，中部设有坩埚，下部设有下加热器5，用于对坩埚内的硅料快速熔化；所述下腔室为制冷室，于下腔室内底部设有换热装置4，本实用新型采用水冷换热盘，用于对坩埚匀速、均匀降温，以便实现多晶硅均匀定向生长。 

所述上腔室内设置有一定向温度传导装置1，所述定向温度传导装置1设置于坩埚和下加热器5之间；首先关闭隔温门2，上、下加热器6、5同时加热坩埚内的硅料；然后打开隔温门2连通换热装置4，并通过控制上、下加热器6、5的功率和隔温门2的开关速度、开口距离，使硅料底部温度下降形成温度梯度，控制晶硅生长的速度。 

所述定向温度传导装置1将上腔室分隔为两部分，一部分包括上加热器6和坩埚，另一部分包括下加热器5；所述定向温度传导装置1为现有产品，如采用定向送风的风扇，定向送风的风机，定向送风的风道等。 

所述隔温门2为至少两个门扇或者两个门扇以上的对开隔温门2；所述隔温门2贯穿隔热笼侧壁与驱动电机3连接，所述隔温门2通过驱 动电机3与隔热笼侧壁滑动配合连接。 

所述隔温门2为多个对开门扇，每对对开门扇为一层，多对门扇可以形成两层或三层结构，当两个门扇对接后，由下层门扇封闭上层对接处的间隙，确保隔温性能。所述隔温门2材质为固化碳纤维；所述换热装置4采用水冷换热盘。 

一种用于多晶硅铸锭炉的冷却装置的实现方法是：将铸锭炉内的隔热笼结构进行改进；第一步，首先在铸锭炉的隔热笼内增设一隔温门2，然后将隔热笼内形成两个封闭的腔室；第二步，然后其中一个腔室内设有用于熔化硅料的坩埚加热装置；第三步，最后在另一个腔室内设置有换热装置4，通过打开隔温门2对坩埚均匀降温，实现晶硅均匀生长。 

上述第一步中隔热门为两个门扇或两个门扇以上的对开隔温门2。上述第一步中隔温门2为两两对开门扇时，每个门扇可以水平滑动打开，通过控制每个门扇的开合度以及开合时间，实现控制冷却气体传入量的多少；最终控制坩埚内熔化后原料的降温速度及降温均匀度。上述第一步中隔温门2根据熔化后原料对降温均匀度及对原料降温速度的要求，将隔温门2设置为三个门扇、四个门扇或者更多个门扇的对开隔温门2。上述第一步中隔温门2打开后，开口处可以形成长方形、正方形、圆形或者其他不规则几何图形。 

实际生产过程中，隔温门2为一个门扇时，从一侧至另一侧打开门扇。制冷气体从制冷室一侧散入加热室，致使坩埚的温度从一侧向另一侧降低，不利于晶核在底部均匀生成；由于隔温门2打开的面积只能是全开，坩埚底部受冷过快就会在硅锭底部形成很厚的微晶，造成多晶硅锭底部废料多，品质差。 

为解决上述问题，所以本实用新型采用多层两两对开的隔温门2，两个门扇、四个门扇或更多层的多门扇组合隔温门2；当隔温门2为两层两两对开门扇时，隔热门的两层两两对开的门扇从中间对接。需要降温时，将隔温门2的两层两两对开门扇分别向两侧滑动打开，制冷气体从坩埚底部中间位置开始对坩埚制冷，使晶核从底部中间形成并逐渐长大，伴随开口的逐步增大，在底部会逐步形成更多的晶核并扩大，使晶核长到厘米级，随着温度逐步降低，晶核再向垂直方向均匀生长完毕。 

实施例

采用现有多晶硅铸锭炉，熔炼450kg多晶硅铸锭，历经52小时，毛锭成品率66%；采用本实用新型制冷装置后生长晶硅后，同样熔炼450kg多晶硅铸锭，历经48小时，毛锭成品率74%。生产率和成品率有较大提高。 

Claims (6)

1.一种用于多晶硅铸锭炉的冷却装置，其特征在于：

将加热笼内设置有一隔温门，该隔温门将加热笼分为上下两个腔室；

所述上腔室为加热室，于上腔室内顶部设有上加热器，中部设有坩埚，下部设有下加热器，用于对坩埚内的硅料快速熔化；

所述下腔室为制冷室，于下腔室内底部设有换热装置，用于对坩埚匀速、均匀降温，以便实现多晶硅均匀定向生长。

2.按权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：

所述上腔室内设置有一定向温度传导装置，所述定向温度传导装置设置于坩埚和下加热器之间。

3.按权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：

所述隔温门为至少两个门扇或者两个门扇以上的对开隔温门；

所述隔温门贯穿隔热笼侧壁与驱动电机连接，所述隔温门通过驱动电机驱动与隔热笼侧壁滑动配合连接。

4.按权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：

所述隔温门为多个对开门扇，每对对开门扇为一层，多对门扇可以形成两层或三层结构，当两个门扇对接后，由下层门扇封闭上层对接处的间隙，确保隔温性能。

5.按权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：所述隔温门打开后，开口处可以形成长方形、正方形或圆形的结构。

6.按权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：所述隔温门的材质为固化碳纤维；所述换热装置采用水冷换热盘。 

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