CN202744659U - 节能型多晶硅铸锭炉的热场结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能型多晶硅铸锭炉的热场结构，包括炉体（1），所述炉体（1）中设有下隔热板（10），其特征在于：所述下隔热板（10）顶部的四周设有一圈隔热环（11），所述隔热环（11）的底部通过四根石墨顶杆（12）与横向设置在下隔热板（10）之下的金属支架（13）相固定，所述金属支架（13）的底部通过穿过炉体（1）下端的金属顶杆（14）与外部动力系统相连。这种节能型多晶硅铸锭炉的热场结构可以阻止热量从底部打开的热场直接散失，能够降低铸锭能耗；隔热环阻止热量流通，减少加热器对底部散热的影响，热场更稳定，有利于晶体平稳生长，从而提高热能利用率，达到节能增效，降低了多晶硅锭制造成本。

Description

节能型多晶硅铸锭炉的热场结构

技术领域

本实用新型涉及一种节能型多晶硅铸锭炉的热场结构，属于多晶硅铸锭设备技术领域。

背景技术

在快速发展的光伏行业，晶体硅电池凭借其高效率和稳定性占据了绝大部分的份额，其中多晶硅电池以其低成本、高效率、低光衰等优势，具有较高的性价比和竞争优势，因而成为当前市场上占据份额最大的光伏电池。

多晶硅主要采用定向凝固的方式制造，即将硅料装在石英坩埚内，在真空炉内用电阻加热的方式将硅料融化，然后从底部冷却，硅液从坩埚底部开始向上逐渐凝固，最后得到多晶硅锭。多晶硅铸锭的制造成本主要来自石英坩埚和电耗，以投炉500Kg硅料为例，铸锭过程电耗约5000千瓦时/炉。目前业内硅锭铸造成本约40元/Kg，其中电耗约10元/Kg。

目前市场上使用的铸锭炉热场按照底部冷却方式主要分为三种，一种是侧隔热层提升式，一种是底隔热板下降式，一种是底部隔热板横向打开式，其中以前两种为主。这三种热场均是在长晶阶段将热场底部隔热层打开，进行坩埚底部冷却的。隔热层打开后整个热场将和外部相通，然而，为了达到顺序凝固的目的，热场上部仍然需要保持较高的温度，大量的热能会通过底部热门直接散发出去，造成能源浪费。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种提高热能利用率，达到节能增效，降低多晶硅锭制造成本的节能型多晶硅铸锭炉的热场结构。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型节能型多晶硅铸锭炉的热场结构，包括炉体，所述炉体中设有石英坩埚，所述石英坩埚外侧设有石墨护板，所述石墨护板的下方设有热交换台，所述石墨护板上方设有顶加热器，石墨护板的四周设有侧加热器，所述顶加热器的上方设有上隔热板，侧加热器的外侧设有侧隔热板，热交换台的下方设有下隔热板，所述下隔热板顶部的四周设有一圈隔热环，所述隔热环的底部通过四根石墨顶杆与横向设置在下隔热板之下的金属支架相固定，所述金属支架的底部通过穿过炉体下端的金属顶杆与外部动力系统相连。

所述隔热环由一层或多层碳毡或固化碳毡组成，其厚度不超过热交换台底部到下隔热板之间的距离。

隔热环与热交换台、侧隔热板内壁之间留有间隙。

本实用新型节能型多晶硅铸锭炉的热场结构具有以下优点：

本实用新型节能型多晶硅铸锭炉的热场结构在下隔热板上设置可升降的隔热环，可以阻止热量从底部打开的热场直接散失，能够降低铸锭能耗；隔热环阻止热量流通，减少加热器对底部散热的影响，热场更稳定，有利于晶体平稳生长，从而提高热能利用率，达到节能增效，降低了多晶硅锭制造成本。

附图说明

图1为本实用新型节能型多晶硅铸锭炉的热场结构化料阶段和退火阶段的示意图。

图2为本实用新型节能型多晶硅铸锭炉的热场结构长晶阶段的示意图。

图3为本实用新型节能型多晶硅铸锭炉的热场结构冷却阶段的示意图。

图中：炉体1、石英坩埚2、石墨护板3、热交换台4、热交换台支柱5、顶加热器6、侧加热器7、上隔热板8、侧隔热板9、下隔热板10、隔热环11、石墨顶杆12、金属支架13、金属顶杆14。

具体实施方式

参见图1至图3，本实用新型涉及一种节能型多晶硅铸锭炉的热场结构，包括炉体1，所述炉体1中设有石英坩埚2，所述石英坩埚2外侧设有石墨护板3，所述石墨护板3的下方设有热交换台4，热交换台4通过其底部的热交换台支柱5与炉体1内壁的底部相连，所述石墨护板3上方设有顶加热器6，石墨护板3的四周设有侧加热器7，所述顶加热器6的上方设有上隔热板8，侧加热器7的外侧设有侧隔热板9，热交换台4的下方设有下隔热板10，所述上隔热板8、侧隔热板9和下隔热板10首尾相连将内部封闭，所述下隔热板10可向下拉开，所述下隔热板10顶部的四周设有一圈隔热环11，该隔热环11为环形结构，它由一层或多层碳毡或固化碳毡组成，其厚度不超过热交换台4底部到下隔热板10之间的距离，所述隔热环11的底部通过四根石墨顶杆12与横向设置在下隔热板10之下的金属支架13相固定，所述金属支架13的底部通过穿过炉体1下端的金属顶杆14与外部动力系统相连。隔热环11与热交换台4、侧隔热板6内壁之间留有间隙，通过石墨顶杆12、金属支架13、金属顶杆14可以实现上下移动，起到阻止侧部热量从底部直接散失，达到节能的目的。

这种能型多晶硅铸锭炉的热场结构工作时：

硅料融化阶段，热场闭合，为便于热量从石英坩埚所有面进入硅料，提高硅料融化效率，隔热环位于下位，如图1所示。

长晶阶段，四周隔热层逐渐提升，底部热门打开，为阻止侧部热量通过热门直接散发出去，达到节能的目的，隔热环位于上位，如图2所示。

退火阶段，侧隔热层下降与底隔热板闭合，为了使整个硅锭受热均匀，达到消除硅锭内部应力的目的，隔热环位于下位，如图1所示。

冷却阶段，为使炉内温度快速下降，缩短工艺周期，隔热层打开，隔热环位于下位。如图3所示。

Claims (3)

1.一种节能型多晶硅铸锭炉的热场结构，包括炉体（1），所述炉体（1）中设有石英坩埚（2），所述石英坩埚（2）外侧设有石墨护板（3），所述石墨护板（3）的下方设有热交换台（4），所述石墨护板（3）上方设有顶加热器（6），石墨护板（3）的四周设有侧加热器（7），所述顶加热器（6）的上方设有上隔热板（8），侧加热器（7）的外侧设有侧隔热板（9），热交换台（4）的下方设有下隔热板（10），其特征在于：所述下隔热板（10）顶部的四周设有一圈隔热环（11），所述隔热环（11）的底部通过四根石墨顶杆（12）与横向设置在下隔热板（10）之下的金属支架（13）相固定，所述金属支架（13）的底部通过穿过炉体（1）下端的金属顶杆（14）与外部动力系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种节能型多晶硅铸锭炉的热场结构，其特征在于：所述隔热环（11）由一层或多层碳毡或固化碳毡组成，其厚度不超过热交换台（4）底部到下隔热板（10）之间的距离。

3.根据权利要求1或2所述的一种节能型多晶硅铸锭炉的热场结构，其特征在于：隔热环（11）与热交换台（4）、侧隔热板（6）内壁之间留有间隙。

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