CN203187780U

CN203187780U - 多晶硅铸锭炉

Info

Publication number: CN203187780U
Application number: CN 201320138780
Authority: CN
Inventors: 杨细全; 周之燕; 胡亚兰; 万美
Original assignee: GCL JIANGSU SILICON MATERIAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: GCL JIANGSU SILICON MATERIAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2023-03-25

Abstract

本实用新型涉及一种多晶硅铸锭炉，包括炉体、置于所述炉体内的隔热笼，所述隔热笼包括侧隔热笼、隔热顶板及隔热底板，所述炉体内还活动安装有提升杆，所述隔热底板包括设有贯穿的开口的外部分和可与所述开口无缝对接的内部分，所述外部分固定在所述炉体内，所述内部分安装在所述提升杆上并通过所述提升杆控制升降。上述多晶硅铸锭炉，隔热底板为组合式，包括设有开口的外部分和可与开口无缝对接的内部分，内部分通过提升杆控制升降，这样在长晶阶段，坩埚底部的热量可以通过外部分上的开口散热，使得坩埚边角及中心均获得较大的纵向温度梯度从而进行晶体生长，使得坩埚底部温度控制更容易，有利于得到理想的固液界面，提高铸锭品质。

Description

多晶硅铸锭炉

技术领域

本实用新型涉及多晶硅铸锭炉设计和制造技术领域，具体涉及一种多晶硅铸锭炉。

背景技术

太阳能光伏发电是可持续能源利用的形式之一，近年来在各国都得到了迅速的发展。目前，应用最为普遍的是晶体硅太阳能电池，晶体硅太阳能电池主要由单晶硅片或多晶硅片制成。世界光伏产业中多晶硅片以产能高、能耗低、成本低占据太阳能电池的主导地位，多晶硅铸锭炉正是生产多晶硅硅锭的核心制造设备。

常见的多晶硅铸锭炉，一般包括炉体、用于放置坩埚的热交换台、用于对坩埚加热的顶部加热器和侧部加热器，置于坩埚及加热器外部用于控制生长晶体所需温度场的隔热笼。隔热笼的结构直接关系到晶体生长所需要的基本温度场的分布及其控制情况，其直接影响到最终晶体的品质及加工成本情况，寻找到一种最优的隔热笼结构一直是该领域的核心研究方向之一。

目前，隔热笼一般由位于侧部的侧隔热笼、位于顶部的隔热顶板、位于底部的整体隔热底板包围而成。通常侧隔热笼或隔热底板可以通过提升连杆控制纵向升降运动，从而得到晶体生长所需的纵向温度梯度。如GT Solar公司的DSS450铸锭炉是通过提升连杆控制侧隔热笼升降实现纵向梯度温度场，精工JJL660铸锭炉是通过提升连杆控制整体式隔热底板升降实现纵向梯度温度场。

然而，随着行业不断提升产能的需要，热场横向尺寸越来越大，整体式的隔热底板导致坩埚底部中心部分散热越来越困难，横向温度梯度越来越大，越来越难以满足晶体生长的需要。因此，能快速有效地控制坩埚整个底部的温度、精确控制长晶速度及长晶固液界面越来越成为设计隔热笼的重要技术参数。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能有效控制坩埚整个底部的温度的多晶硅铸锭炉。

一种多晶硅铸锭炉，包括炉体、置于所述炉体内的隔热笼，所述隔热笼包括侧隔热笼、隔热顶板及隔热底板，所述炉体内还活动安装有提升杆，所述隔热底板包括设有贯穿的开口的外部分和可与所述开口无缝对接的内部分，所述外部分固定在所述炉体内，所述内部分安装在所述提升杆上并通过所述提升杆控制升降。

在其中一个实施例中，所述多晶硅铸锭炉还包括活动连接于所述炉体的提升连杆，所述侧隔热笼悬吊于所述提升连杆并通过所述提升连杆控制升降；或所述侧隔热笼固定于所述炉体内。

在其中一个实施例中，所述多晶硅铸锭炉还包括置于所述隔热笼内的热交换台和固定于所述炉体的底部用来支撑所述热交换台的支柱。

在其中一个实施例中，所述外部分固定在所述支柱上。

在其中一个实施例中，所述内部分包括伸入开口的嵌入部和与所述嵌入部相连用来封闭所述开口的密封部。

在其中一个实施例中，所述开口包括第一部分和尺寸大于所述第一部分的第二部分，所述内部分包括可嵌入所述第一部分中的嵌入部和可嵌入所述第二部分中用来封闭所述第一部分的密封部。

在其中一个实施例中，所述隔热底板呈方形、圆形或呈不规则形状。

上述多晶硅铸锭炉，隔热底板为组合式，包括设有开口的外部分和可与开口无缝对接的内部分，内部分通过提升杆控制升降，这样在长晶阶段，坩埚底部的热量可以通过外部分上的开口散热，使得坩埚边角及中心均获得较大的纵向温度梯度从而进行晶体生长，使得坩埚底部温度控制更容易，有利于得到理想的固液界面，提高铸锭品质。

附图说明

图1为本实用新型的隔热笼在熔化阶段的工作状态示意图；

图2为本实用新型的隔热笼在长晶阶段的工作状态示意图；

图3为本实用新型的隔热底板的俯视图；

图4为图3所示隔热底板的剖面示意图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施方式，其对本实用新型的技术方案作进一步描述，但本实用新型并不限于这些实施方式。

参图1及图2所示的多晶硅铸锭炉100，包括炉体11、由炉体11围设形成的炉室12、置于炉室12内并用于放置坩埚200的热交换台2、向坩埚200内充气的充气管3及分别对坩埚200顶部和侧部进行加热的加热器41。

多晶硅铸锭炉100进一步包括悬吊加热器41的电极42、设置于坩埚200外侧的护板51、固定于炉体11底部支撑热交换台2的石墨支柱52、活动连接于炉体11的提升连杆61、置于炉室12中的隔热笼7、活动连接于炉体11并位于隔热笼7下方的提升杆62及设置于炉体11上的抽气口8。

隔热笼7包括固定于坩埚200上方的隔热顶板71、位于坩埚200下方的隔热底板72及围设于坩埚200四周的侧隔热笼73。隔热顶板71和隔热底板72和侧隔热笼73一起形成封闭腔。侧隔热笼73悬吊于提升连杆61上。热交换台2、坩埚200、加热器41均设置于隔热笼7内。充气管3连通隔热笼7内部和外界气源。

隔热底板72为方形或圆形，亦可以为其他不规则形状，其为组合式隔热底板，包括呈嵌套设置的内部分和外部分。外部分为固定于石墨支柱52的不动隔热底板721。内部分为安装在提升杆62上的可活动隔热底板722。不动隔热底板721当然也可以通过其他连接件固定在炉体11上。

不动隔热底板721与可活动隔热底板722组合时为无缝组合拼接，这样不会影响组合后的隔热底板72与侧隔热笼73形成封闭腔。不动隔热底板721与可活动隔热底板722组合时为无缝组合拼接通过以下方式实现。

参见图3和图4，本实施例中，不动隔热底板721的中央位置设有贯穿的开口。开口呈台阶状，包括第一部分7211和尺寸大于第一部分7211的第二部分7212。可活动隔热底板722包括可嵌入第一部分7211中的嵌入部7221和与嵌入部7221相连且可嵌入第二部分7212中以用来密封第一部分7211的密封部7222。当不动隔热底板721与可活动隔热底板722组合时，密封部7222系容纳在第二部分7212中并将第一部分7211封闭。由此，不动隔热底板721与可活动隔热底板722达成无缝组合拼接，以保证组合隔热底板72在铸锭熔化阶段的保温能力。

需要指出，不动隔热底板721上的开口不一定要呈台阶状，如可以是一个普通的直线孔。此时，不动隔热底板721与可活动隔热底板722组合时，嵌入部7221嵌入到开口中，而密封部7222则抵接在不动隔热底板721底面上并将开口封闭。这样，同样保证不动隔热底板721与可活动隔热底板722达成无缝组合拼接。这种情况下，实际生产时，可以将密封部7222做的很薄，以使组合后的组合隔热底板72各部分的厚度比较接近，使组合隔热底板72各处保温能力趋于一致。

参见图1，在铸锭熔化阶段，炉体11闭合，提升连杆61控制侧隔热笼73运动，提升杆62控制可活动隔热底板722与不动隔热底板721组合，隔热笼7整体闭合，加热器41对坩埚200加热，使坩埚200获得高温环境，硅料熔化完全。

参见图2，在铸锭长晶阶段，提升连杆61控制侧隔热笼73向上运动，提升杆62控制可活动隔热底板722向下运动，坩埚200底部的热量可以通过不动隔热底板721上的开口散热，使得坩埚200边角及中心均获得较大的纵向温度梯度从而进行晶体生长。在实际的生产中，可以通过控制侧隔热笼73的上升速度和可活动隔热底板722的下降速度，使坩埚200中心散热效率不同，由此获得需要的固液界面。

需要指出，侧隔热笼73可以是固定不动。这样在铸锭长晶阶段，只通过提升杆62控制可活动隔热底板722向下运动，坩埚200底部的热量只通过不动隔热底板721上的开口散热，通过控制可活动隔热底板722的下降速度，使坩埚200中心散热效率不同，由此获得需要的固液界面。

本实用新型的优点在于：由于随着隔热笼尺寸的不断变大，整体式的隔热底板导致热场横向温度梯度越来越大，尤其是坩埚中间部分很难散热，而通过组合设计后可以很有效地避免这一问题出现，将使得坩埚整个底部温度受控变得更容易，如，长晶初期整个坩埚底面的大过冷度，高长晶速度、理想固液界面的获得等，从而以最低生产成本获得质量优良的晶体。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种多晶硅铸锭炉，包括炉体、置于所述炉体内的隔热笼，所述隔热笼包括侧隔热笼、隔热顶板及隔热底板，其特征在于，所述炉体内还活动安装有提升杆，所述隔热底板包括设有贯穿的开口的外部分和可与所述开口无缝对接的内部分，所述外部分固定在所述炉体内，所述内部分安装在所述提升杆上并通过所述提升杆控制升降。

2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述多晶硅铸锭炉还包括活动连接于所述炉体的提升连杆，所述侧隔热笼悬吊于所述提升连杆并通过所述提升连杆控制升降；或所述侧隔热笼固定于所述炉体内。

3.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述多晶硅铸锭炉还包括置于所述隔热笼内的热交换台和固定于所述炉体的底部用来支撑所述热交换台的支柱。

4.根据权利要求3所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述外部分固定在所述支柱上。

5.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述内部分包括伸入开口的嵌入部和与所述嵌入部相连用来封闭所述开口的密封部。

6.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述开口包括第一部分和尺寸大于所述第一部分的第二部分，所述内部分包括可嵌入所述第一部分中的嵌入部和可嵌入所述第二部分中用来封闭所述第一部分的密封部。

7.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述隔热底板呈方形、圆形或呈不规则形状。