CN204097597U - 一种多晶硅铸锭炉的活动坩埚盖板 - Google Patents

Abstract

一种多晶硅铸锭炉的活动坩埚盖板，包括坩埚盖板本体（4）、固定套管（1），还设有活动套管（2），所述活动套管（2）置于固定套管（1）中，活动套管（2）下端设有下螺母（5），活动套管（2）穿过坩埚盖板本体（4）中心孔置于下螺母（5）上，坩埚盖板本体（4）可以随活动套管（2）轴向上下运动。使用本实用新型，工作时，可以降低坩埚盖板本体（4）与硅熔体（10）的距离（11），压缩石英坩埚（6）内的空间，提高进气气体的吹扫能力，从而有效地降低硅熔体（10）内的碳、氧含量，进而提高多晶硅晶体质量。

Description

一种多晶硅铸锭炉的活动坩埚盖板

技术领域

本实用新型涉及多晶硅铸锭炉热场装备技术，尤其涉及一种多晶硅铸锭炉的活动坩埚盖板，属于光伏太阳能多晶硅铸锭技术领域。

技术背景

目前，在光伏太阳能行业生产多晶硅锭过程中，采用定向凝固提纯硅锭的生产工艺，所采用的设备称为多晶铸锭炉。在生产多晶硅锭时，需要把硅料加热到1420℃以上使其熔化，然后进行定向凝固。多晶热场中的加热器分布有四面加热、五面加热（侧面加顶部加热）两种加热方式。采用五面加热，在顶部设置加热器时，需要在坩埚护板上部放置盖板，防止顶部加热器因损坏而掉入石英坩埚中，同时阻挡一部分杂质进入石英坩埚。

在硅晶体的生长过程中，硅熔体与石英坩埚接触时，以及SiO与石墨加热器等接触时，高温下会发生如下反应：Si（液）+SiO₂(固) =2SiO(气) ;SiO(气)+2C=CO(气)+SiC(固)。上述反应中产生的杂质气体，如果不能被快速带走，将会被硅熔体溶解吸收，从而在熔体内形成饱和析出。因此，若在硅晶体生长过程中尽量多地除去SiO，CO等杂质气体、避免碳氧等杂质被熔体溶解吸收，将会有利于提高硅晶体的质量。

在炉体内利用高纯氩气吹扫，是一种通用的去除硅晶体热场中SiO，CO等杂质气体的方法。对于多晶铸锭炉而言，现有技术中的坩埚盖板是静置于坩埚护板的上部，当硅料完全熔化后坩埚盖板距离硅熔体面比较远。高纯氩气从中部的固定套管以一定速度吹出，尽管氩气有所发散，但是大部分气流还是沿着液体表面吹扫，只是强度相对弱很多，这样不能更多地除去石英坩埚内的SiO，CO等杂质气体。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可以更多地除去石英坩埚内的SiO，CO等杂质气体的新型多晶硅铸锭炉活动坩埚盖板，以提高多晶硅晶体质量。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种多晶硅铸锭炉活动坩埚盖板，包括坩埚盖板本体、固定套管，还设有活动套管，所述活动套管置于固定套管中，活动套管下端设有下螺母，活动套管穿过坩埚盖板本体中心孔，置于下螺母上，坩埚盖板本体可以随活动套管轴向上下运动。

进一步，所述活动套管的下端还设有上螺母，坩埚盖板本体位于上螺母和下螺母之间，将上螺母与下螺母并紧，可以将坩埚盖板固定于活动套管下端。

进一步，所述坩埚盖板本体边缘至石英坩埚内壁的距离为5～80mm。

进一步，所述坩埚盖板本体至硅熔体水平面的距离为30～200mm。

进一步，所述坩埚盖板本体用炭-炭复合材料板或石墨板或钼板制成。

进一步，所述坩埚盖板本体的厚度为2~15mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

（1）使用本实用新型活动坩埚盖板，工作时，可以压缩石英坩埚内的空间，提高进气气体的吹扫能力，更多地除去石英坩埚内的SiO，CO等杂质气体，从而提高所生产的多晶硅产品的晶体质量；

（2）本实用新型活动坩埚盖板，结构简单，安装拆卸方便，工作可靠性高。

附图说明

图1为安装有本实用新型活动坩埚盖板的多晶铸锭炉装料后硅料未熔化时的状态示意图；

图2为安装有本实用新型活动坩埚盖板的多晶铸锭炉在硅料有部分熔化时的状态示意图；

图3为安装有本实用新型活动坩埚盖板的多晶铸锭炉在硅料完全熔化情况下的状态示意图。

图中：1-固定套管，2-活动套管，3-上螺母，4-坩埚盖板本体，5-下螺母，6-石英坩埚，7-硅料，8-坩埚护板，9-坩埚底板，10-硅熔体，11-坩埚盖板本体至硅熔体水平面的距离，12-坩埚盖板本体边缘至石英坩埚内壁的距离。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

本实施例包括固定套管1，活动套管2，坩埚盖板本体4，下螺母5；活动套管2置于固定套管1中，活动套管2下端设有下螺母5，活动套管2穿过坩埚盖板本体4中心孔置于下螺母5上，坩埚盖板本体4可以随活动套管2轴向上下运动；坩埚盖板本体4用炭-炭复合材料板制成，厚度为6mm。

为了将坩埚盖板本体4固定于活动套管2上，活动套管2下端还设有上螺母3，坩埚盖板本体4位于上螺母3与下螺母5之间，将上螺母3与下螺母5并紧可以将坩埚盖板本体4固定于活动套管2下端。 

工作过程如下：

装料：石英坩埚6置于坩埚底板9上方正中，石英坩埚6四周安装有坩埚护板8，石英坩埚6中安放有硅料7。将石英坩埚6连同硅料7、坩埚底板9、坩埚护板8置于多晶硅铸锭炉中，坩埚盖板本体4边缘至石英坩埚6内壁的距离12为5mm，硅料7将坩埚盖板4顶起（如图1所示）。

熔化：铸锭炉内加热，硅料7缓慢熔化，坩埚盖板本体4随着硅料7慢慢熔化而缓慢下降（如图2所示）。当硅料7被完全熔化后，固定套管1对活动套管2具有机械限位作用，坩埚盖板本体4停止下降，此时坩埚盖板本体4至硅熔体10水平面的距离11为30mm，高纯氩气从固定套管1以一定速度吹出，吹至石英坩埚6内（如图3所示）。

铸锭炉内继续进行长晶，退火，冷却，出炉等步骤。

与现有技术中的坩埚盖板静置于坩埚护板上方的这种铸锭方式相比（其他铸锭工艺参数不变），使用本实用新型活动坩埚盖板生产的硅锭出炉后检测，碳含量降低32.5%，氧含量降低37.4%，晶体质量大大提高。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于，坩埚盖板本体4为石墨板，厚度为15mm。余同实施例1。

工作过程如下：

装料：坩埚盖板本体4边缘至石英坩埚6内壁的距离12为80mm。余同实施例1。

熔化：坩埚盖板本体4停止下降时，坩埚盖板本体4至硅熔体10水平面的距离11为200mm。余同实施例1。

铸锭炉内继续进行长晶，退火，冷却，出炉等步骤。

与现有技术中的坩埚盖板静置于坩埚护板上方的这种铸锭方式相比（其他铸锭工艺参数不变），本实用新型活动坩埚盖板结构生产的硅锭出炉后检测，碳含量降低21.2%，氧含量降低20.8%，晶体质量大大提高。

实施例3

本实施例与实施例1的区别仅在于，坩埚盖板本体4为钼板，厚度为2mm。余同实施例1。

工作过程如下：

装料：坩埚盖板本体4边缘至石英坩埚6内壁的距离12为25mm。余同实施例1。

熔化：坩埚盖板本体4停止下降时，坩埚盖板本体4至硅熔体10水平面的距离11为100mm。余同实施例1。

铸锭炉内继续进行长晶，退火，冷却，出炉等步骤。

与现有技术中的坩埚盖板静置于坩埚护板上方的这种铸锭方式相比（其他铸锭工艺参数不变），本实用新型活动坩埚盖板结构生产的硅锭出炉后检测，碳含量降低43.6%，氧含量降低38.9%，晶体质量大大提高。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何修改、变更以及等效结构变换，均仍属本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1. 一种多晶硅铸锭炉的活动坩埚盖板，包括坩埚盖板本体（4）、固定套管（1），其特征是，还设有活动套管（2），所述活动套管（2）置于固定套管（1）中，活动套管（2）下端设有下螺母（5），活动套管（2）穿过坩埚盖板本体（4）中心孔置于下螺母（5）上，坩埚盖板本体（4）可以随活动套管（2）轴向上下运动。

2. 根据权利要求1所述的活动坩埚盖板，所述活动套管（2）下端还设有上螺母（3），上螺母（3）和下螺母（5）将坩埚盖板本体（4）固定于活动套管（2）下端。

3. 根据权利要求1或2所述的活动坩埚盖板，其特征在于：所述坩埚盖板本体（4）边缘至石英坩埚（6）内壁的距离（12）为5～80mm。

4. 根据权利要求1或2所述的活动坩埚盖板，其特征在于：所述坩埚盖板本体（4）至硅熔体（10）水平面的距离（11）为30～200mm。

5. 根据权利要求3所述的活动坩埚盖板，其特征在于：所述坩埚盖板本体（4）至硅熔体（10）水平面的距离（11）为30～200mm。

6. 根据权利要求1或2或5所述的活动坩埚盖板，其特征在于：所述坩埚盖板本体（4）用炭-炭复合材料板或石墨板或钼板制成。

7. 根据权利要求3所述的活动坩埚盖板，其特征在于：所述坩埚盖板本体（4）用炭-炭复合材料板或石墨板或钼板制成。

8. 根据权利要求4所述的活动坩埚盖板，其特征在于：所述坩埚盖板本体（4）用炭-炭复合材料板或石墨板或钼板制成。

9. 根据权利要求1或2或5或7或8所述的活动坩埚盖板，其特征在于：所述坩埚盖板本体（4）的厚度为2~15mm。

10.根据权利要求3所述的活动坩埚盖板，其特征在于：所述坩埚盖板本体（4）的厚度为2~15mm。