CN207294936U - 一种多晶铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多晶铸锭炉，包括炉体、坩埚及导流装置，其中，坩埚及导流装置均位于炉体的炉膛内，导流装置位于坩埚上方，导流装置上形成有相互连接的导流面及转向面，导流面用于将流入炉膛的气流导向转向面，转向面用于将该气流导向坩埚，以使该气流贴近坩埚内的液面流动；上述多晶铸锭炉，可在不改变炉体现有结构的情况下，仅通过增加一结构简单的导流装置，实现多晶铸锭炉气路的改变，使得气流首先经过临近气流入口一侧的熔体液面，然后通过导流装置转向面下沿与坩埚液面之间的空隙，流经另外一侧的熔体液面，然后再向上被抽走，以控制气流流向的方式提升多晶铸锭炉的排杂能力，从而达到减少铸锭中的杂质含量，提升铸锭品质的目的。

Description

一种多晶铸锭炉

技术领域

本实用新型涉及多晶硅制造设备技术领域，特别涉及一种多晶铸锭炉。

背景技术

在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能作为一种清洁可再生能源已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能电池可将光能转换为电能，光电转换效率和衰减是衡量太阳能电池质量好坏的重要参数，而生产成本的高低也成为了制约太阳能电池发展的重要因素。

目前，根据制造材料的不同，太阳能电池主要分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池两种。单晶硅太阳能电池转换效率高，但是生产成本很高；多晶硅太阳能电池转换效率虽然较低，但相对于单晶硅太阳能电池来说具有较高的性价比，因此，多晶硅太阳能电池在光伏市场份额上占据优势。

与直拉单晶硅相比，铸造多晶硅具有较高的杂质含量，其中氧、碳是其中最主要的杂质，若多晶硅中存在过高浓度的碳，一方面会在硅中沉淀生成杂质，影响硅锭的成品率；另一方面还会增加电池漏电流，从而影响电池的性能；而氧在铸造多晶硅的生长过程中会形成氧沉淀，氧沉淀会成为过渡族金属的吸杂中心，具有很强的少子复合能力，从而显著降低材料的电学性能，此外，氧还会再硼掺杂的晶体硅材料中形成硼氧对，导致晶体硅太阳电池的衰减，影响电池效率的稳定性。由此可见，在铸造多晶硅的过程中，必须要对氧、碳含量进行控制以提高多晶硅铸锭的品质。

现有技术中，多晶硅铸锭杂质的去除，主要通过熔体杂质挥发，然后通过气流带出晶体生长系统，请参阅图1，图1为现有技术中多晶铸锭炉的结构示意图，从图中可以看出，现有的多晶铸锭炉包括炉体01以及设置于炉体01的炉膛内的坩埚02，为了能够将坩埚02内的熔体挥发出的杂质带出，炉体01的其中一个侧壁上部开设有进气口01a，且该进气口01a位于坩埚02的上方，与该侧壁相对的另一个侧壁底部开设有排气口01b，利用进气口01a与排气口01b之间形成的气流(如图中箭头所示)将熔体挥发出的CO和CO₂等杂质气体带出，但是上述结构所形成的气流往往只是从坩埚02上方经过，不会贴近坩埚02内的熔体液面，因此，熔体液面附近的杂质往往会重新溶入到硅液中去，导致杂质去除效果不理想，形成的多晶硅铸锭中的氧、碳杂质依然较高，影响多晶硅铸锭品质。

因此，如何改善多晶铸锭炉结构，提升其排杂能力，以降低铸锭中的杂质，提升铸锭品质，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种多晶铸锭炉，以达到提升其排杂能力，以降低铸锭中的杂质，提升铸锭品质的目的。

为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案：

一种多晶铸锭炉，包括炉体以及设置于所述炉体炉膛内的坩埚，还包括设置于所述坩埚上方的导流装置，所述导流装置上形成有相互连接的导流面以及转向面，所述导流面用于将气流导向所述转向面，所述转向面用于将气流导向所述坩埚。

优选地，所述导流装置包括相互连接的第一导流板以及第二导流板，所述导流面形成于所述第一导流板，所述转向面形成于所述第二导流板。

优选地，还包括两块第一护板，两块所述第一护板平行于气流方向布置于所述坩埚的两侧，且两块所述第一护板的上沿高于所述坩埚的上沿和所述炉体的进气口的上沿，所述导流装置架设于两块所述第一护板上。

优选地，还包括两块第二护板，两块所述第二护板垂直于气流方向布置于所述坩埚的两侧并与两块所述第一护板配合将所述坩埚包围，两块所述第二护板的上沿低于所述炉体的进气口的下沿。

优选地，所述第一导流板的长度L₁不小于两块所述第一护板之间的距离，所述导流装置通过所述第一导流板架设于两块所述第一护板上。

优选地，所述第一导流板的宽度W₁不小于所述坩埚内边长的1/3，不大于所述坩埚内边长的2/3。

优选地，所述第二导流板的长度L₂不超过所述坩埚的内边长，不小于所述坩埚内边长的2/3。

优选地，所述第二导流板的下沿低于所述炉体的进气口的下沿。

优选地，所述导流面与所述转向面之间圆滑过渡连接。

优选地，所述炉体朝向所述转向面的侧壁上部开设有进气口，且所述进气口的上沿位于所述第一导流板之下，与该侧壁相对的另一个侧壁底部开设有排气口。

从上述技术方案可以看出，本实用新型提供的多晶铸锭炉，包括炉体、坩埚以及导流装置，其中，坩埚以及导流装置均位于炉体的炉膛内，导流装置位于坩埚的上方，既可以架设在坩埚上，也可以吊装于炉体的炉膛内，导流装置上形成有相互连接的导流面以及转向面，导流面用于将流入炉膛的气流导向转向面，转向面用于将该气流导向坩埚，以使该气流贴近坩埚内的液面流动；

由此可见，上述的多晶铸锭炉，可在不改变多晶铸锭炉炉体现有结构的情况下，仅通过增加一结构简单的导流装置，实现多晶铸锭炉气路的改变，使得气流首先经过临近气流入口一侧的熔体液面，然后通过导流装置转向面下沿与坩埚液面之间的空隙，流经另外一侧的熔体液面，然后再向上被抽走，以控制气流流向的方式提升多晶铸锭炉的排杂能力，从而达到减少铸锭中的杂质含量，提升铸锭品质的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中多晶铸锭炉的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的多晶铸锭炉的主视图；

图3为本实用新型实施例提供的多晶铸锭炉的侧视图；

图4为本实用新型实施例提供的导流装置的结构示意图。

图中箭头所示方向为气流流动方向。

具体实施方式

本实用新型提供了一种多晶铸锭炉，以达到提升其排杂能力，以降低铸锭中的杂质，提升铸锭品质的目的。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图2，图2为本实用新型实施例提供的多晶铸锭炉的结构示意图。

本实用新型实施例提供的一种多晶铸锭炉，炉体1、坩埚2以及导流装置3。

其中，坩埚2以及导流装置3均位于炉体1的炉膛内，导流装置3位于坩埚2的上方，既可以架设于坩埚2之上，也可以吊装于炉体1的炉膛内，导流装置3上形成有相互连接的导流面以及转向面，导流面用于将流入炉膛的气流导向转向面，转向面用于将该气流导向坩埚2，以使该气流贴近坩埚2内的液面流动。

与现有技术相比，本实用新型提供的多晶铸锭炉，可在不改变多晶铸锭炉炉体1现有结构的情况下，仅通过增加一结构简单的导流装置3，实现多晶铸锭炉气路的改变，使得气流首先经过临近气流入口一侧的熔体液面，然后通过导流装置3转向面下沿与坩埚2液面之间的空隙，流经另外一侧的熔体液面，然后再向上被抽走，以控制气流流向的方式提升多晶铸锭炉的排杂能力，从而达到减少铸锭中的杂质含量，提升铸锭品质的目的。

根据炉体1上进气口1a与排气口1b位置的不同，导流装置3可采用多种结构，在本实用新型实施例中，主要针对现有的多晶铸锭炉的进气口1a及排气口1b位置提出了一种导流装置3，该导流装置3包括相互连接的第一导流板31以及第二导流板32，第一导流板31与第二导流板32可以为一体成型结构，也可以是相互之间焊接或者通过紧固件连接的结构，导流面形成于第一导流板31，转向面形成于第二导流板32。从图2中可以看出，第一导流板31与第二导流板32之间的夹角为直角，当然实际并不仅限于此，第一导流板31与第二导流板32之间的夹角还可以为锐角、钝角。

导流装置3还可在上述结构的基础上做进一步调整，比如可在第二导流板32远离第一导流板31的一端连接第三导流板形成Z形结构，第一导流板31呈穹顶型等等。

上述的导流装置3仅仅是本实用新型实施例提供的一种优选实施方案，本领域技术人员可根据需要及炉体1上进气口1a及排气口1b的位置对其结构进行调整，在此不做限定。

在一具体的实施例中，为减少对炉体1的改造，导流装置3采用架设的方式定位于坩埚2的上方，但由于坩埚2的形变温度低于硅料熔化温度，因此在硅料熔化阶段，坩埚2容易软化变形，为避免导流装置3直接架设于坩埚2上而对坩埚2造成额外的压力，请参阅图3，图3为本实用新型实施例提供的多晶铸锭炉的侧视图，多晶铸锭炉还包括两块第一护板5，两块第一护板5平行于气流方向布置于坩埚2的两侧，且两块第一护板5的上沿高于坩埚2的上沿及炉体1的进气口1a的上沿，导流装置3架设于两块第一护板5上，结合图2和图3可知，在本实用新型实施例中，为简化结构，导流装置3由两块平板装的第一导流板31以及第二导流板32构成，为保证能够将气流导流至液面，两块第一护板5的上沿不仅要高于坩埚2的上沿，最好还能够高于炉体1的进气口1a的上沿。

当然，除了将导流装置3整体抬高外，还可在第一导流板31远离第二导流板32的一端连接一上翘的引流板，使引流板的上沿高于进气口1a上沿，也可起到改变气流流向的作用。

进一步优化上述技术方案，在本实用新型实施例中，多晶铸锭炉还包括两块第二护板4，两块第二护板4垂直于气流方向布置于坩埚2的两侧并与两块第一护板5配合将坩埚2包围，两块第二护板4的上沿低于炉体1的进气口1a的下沿。通过设置第一护板5以及第二护板4，不仅能够起到架设导流装置3的目的，而且能够在坩埚2周围形成围挡，避免坩埚2软化变形而产生的不利影响。

请参阅图4，图4为本实用新型实施例提供的导流装置3的结构示意图，第一导流板31的长度L₁不小于两块第一护板5之间的距离，导流装置3通过第一导流板31架设于两块第一护板5上，这样，不仅便于导流装置3的架设，而且能够对坩埚2靠近进气口1a一侧的上部空间实现全覆盖，保证流经此处的气流全部流向转向面。

进一步地，第一导流板31的宽度W₁不小于坩埚2内边长的1/3，不大于坩埚2内边长的2/3，通过将第一导流板31的宽度控制在坩埚2内边长的1/3与2/3之间，能够尽量保证气流流经整个坩埚2的液面，避免气流死区的出现。

进一步优化上述技术方案，为避免第二导流板32与第一护板5在架设时出现干涉的问题，在本实用新型实施例中，第二导流板32的长度L₂不超过坩埚2的内边长，不小于坩埚2内边长的2/3，上述的是通过控制第二导流板32的长度来避免第二导流板32与第一护板5之间的干涉，当然还可以采用其他的方式实现这一目的，比如，可在第一护板5上开设与第二导流板32相配合的槽，在架设导流装置3时，使第二导流板32与槽配合以避免第二导流板32与第一护板5的干涉，这样就无需控制第二导流板32的长度。

为使气流能够尽可能的接近坩埚2内的液面，在本实用新型以具体实施例中，第二导流板32的下沿低于炉体1的进气口1a的下沿，更具体的，图4中所示的第二导流板32的宽度W₂应当视坩埚2内液面高度和第一护板5的高度而定，使第二导流板32的下沿尽可能的靠下且避免与熔体接触。

为保证气流通畅流动，在本实用新型实施例中，导流面与转向面之间圆滑过渡连接，当然，导向面与转向面之间也可通过一斜面连接以达到上述目的，在此不做限定。

如图2所示，通常情况下，多晶铸锭炉的炉体1朝向转向面的侧壁上部开设有进气口1a，与该侧壁相对的另一个侧壁底部开设有排气口1b，当导流装置3采用如上所述的结构时，应当保证进气口1a的上沿位于第一导流板31之下。

进一步优化上述技术方案，在本实用新型实施例中，导流装置3、第一护板5以及第二护板4均由碳碳复合材料或石墨材料制成。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多晶铸锭炉，包括炉体以及设置于所述炉体炉膛内的坩埚，其特征在于，还包括设置于所述坩埚上方的导流装置，所述导流装置上形成有相互连接的导流面以及转向面，所述导流面用于将气流导向所述转向面，所述转向面用于将气流导向所述坩埚。

2.根据权利要求1所述的多晶铸锭炉，其特征在于，所述导流装置包括相互连接的第一导流板以及第二导流板，所述导流面形成于所述第一导流板，所述转向面形成于所述第二导流板。

3.根据权利要求2所述的多晶铸锭炉，其特征在于，还包括两块第一护板，两块所述第一护板平行于气流方向布置于所述坩埚的两侧，且两块所述第一护板的上沿高于所述坩埚的上沿和所述炉体的进气口的上沿，所述导流装置架设于两块所述第一护板上。

4.根据权利要求3所述的多晶铸锭炉，其特征在于，还包括两块第二护板，两块所述第二护板垂直于气流方向布置于所述坩埚的两侧并与两块所述第一护板配合将所述坩埚包围，两块所述第二护板的上沿低于所述炉体的进气口的下沿。

5.根据权利要求3所述的多晶铸锭炉，其特征在于，所述第一导流板的长度L₁不小于两块所述第一护板之间的距离，所述导流装置通过所述第一导流板架设于两块所述第一护板上。

6.根据权利要求5所述的多晶铸锭炉，其特征在于，所述第一导流板的宽度W₁不小于所述坩埚内边长的1/3，不大于所述坩埚内边长的2/3。

7.根据权利要求2-6任一项所述的多晶铸锭炉，其特征在于，所述第二导流板的长度L₂不超过所述坩埚的内边长，不小于所述坩埚内边长的2/3。

8.根据权利要求7所述的多晶铸锭炉，其特征在于，所述第二导流板的下沿低于所述炉体的进气口的下沿。

9.根据权利要求1-6和8任一项所述的多晶铸锭炉，其特征在于，所述导流面与所述转向面之间圆滑过渡连接。

10.根据权利要求2-6和8任一项所述的多晶铸锭炉，其特征在于，所述炉体朝向所述转向面的侧壁上部开设有进气口，且所述进气口的上沿位于所述第一导流板之下，与该侧壁相对的另一个侧壁底部开设有排气口。