CN209276676U - 一种多晶硅铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多晶硅铸锭炉，包括隔热笼、加热器和导热块，所述隔热笼具有收容腔，所述加热器和所述导热块设置在所述收容腔内，所述导热块用于放置盛放有硅料的坩埚，所述加热器用于对所述坩埚进行加热，所述隔热笼由顶部保温板、侧部保温板和底部保温板拼接而成，所述底部保温板靠近所述收容腔一侧表面的四个角区设置有保温条，所述坩埚在所述底部保温板上的正投影与所述保温条在所述底部保温板上的正投影具有重叠区域，在底部保温板上增设保温条可以有效缓解在多晶硅铸锭过程中坩埚角部区域热量损失过多的问题，使得坩埚整体热量均匀，有利于硅锭生长，提高硅锭的生长质量。

Description

一种多晶硅铸锭炉

技术领域

本实用新型涉及多晶硅铸锭技术领域，特别涉及一种多晶硅铸锭炉。

背景技术

多晶硅铸锭炉是光伏行业中上游的关键设备，主要用于太阳能级多晶硅铸锭的生产。现有技术中，多晶硅铸锭均采用将盛放有硅料的坩埚置于多晶硅铸锭炉内，利用多晶硅铸锭炉内的加热器对坩埚进行加热，使硅料熔化，再通过热量交换，降低硅溶液温度，实现晶体的定向生长。在多晶硅铸锭过程中，坩埚受热不均匀，导致位于坩埚四个角部区域硅锭温度低于其他区域硅锭的温度，在后续形核过程中影响角部区域硅锭的生长，从而导致硅锭质量下降。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种多晶硅铸锭炉，通过在底部保温板上增加保温条，缓解在多晶硅铸锭过程中坩埚角部区域热量的损失过多的问题，使得坩埚整体热量均匀，有利于硅锭生长，提高硅锭的生长质量。

第一方面，本实用新型提供了一种多晶硅铸锭炉，包括隔热笼、加热器和导热块，所述隔热笼具有收容腔，所述加热器和所述导热块设置在所述收容腔内，所述导热块用于放置盛放有硅料的坩埚，所述加热器用于对所述坩埚进行加热，所述隔热笼由顶部保温板、侧部保温板和底部保温板拼接而成，所述底部保温板靠近所述收容腔一侧表面的四个角区设置有保温条，所述坩埚在所述底部保温板上的正投影与所述保温条在所述底部保温板上的正投影具有重叠区域。

在本实用新型中，保温条设置在底部保温板的四个角区更有利于在多晶硅铸锭过程中保证坩埚角部区域温度与其他区域温度一致。

可选的，所述重叠区域的面积占所述坩埚在所述底部保温板上的正投影面积的5％-30％。进一步的，所述重叠区域的面积占所述坩埚在所述底部保温板上的正投影面积的8％-27％。

可选的，所述重叠区域的面积占所述保温条在所述底部保温板上的正投影面积的5％-70％。进一步的，所述重叠区域的面积占所述保温条在所述底部保温板上的正投影面积的10％-65％。具体的，可以但不限于为所述重叠区域的面积占所述保温条在所述底部保温板上的正投影面积的15％、18％、25％或50％。

具体的，所述保温条可以为整体结构，设置在底部保温板表面的边缘，覆盖了底部保温板的四个角区，或所述底部保温板上设置了四个保温条，四个所述保温条分别设置在所述底部保温板的四个角区。当所述底部保温板上设置了四个保温条，四个所述保温条与所述坩埚在所述底部保温板上的正投影均具有重叠区域。

可选的，所述加热器包括顶部加热器和侧部加热器，所述侧部加热器由四个侧部加热板和四个U型加热板依次交替连接形成，所述U型加热板位于所述侧部加热器的角部区域，所述U型加热板对所述坩埚的角部区域进行加热。

在本实用新型中，采用的侧部加热器由侧部加热板和U型加热板连接组成，其中的U型加热板可以对坩埚的角部区域进行加热；而现有技术中侧部加热器中侧部加热板仅通过连接部件进行连接，连接部件与坩埚角部区域贴合，但对坩埚角部区域不进行加热，导致坩埚角部区域的温度过低，从而影响硅锭的生长质量，而本实用新型中的侧部加热器可以对坩埚角部区域进行加热，使得坩埚区域的热量与其他区域的热量相同，有效提高了硅锭的生长质量。

可选的，所述侧部加热板为蛇形板，所述蛇形板由若干U型板连接而成，所述U型板的宽度大于所述U型加热板的宽度。

进一步的，所述U型板的厚度和高度与所述U型加热板的厚度和高度相等。

可选的，所述U型加热板的高度为200mm-400mm，宽度为200mm-400mm，厚度为10mm-25mm。

可选的，所述侧部加热板与所述U型加热板的电阻率一致。进一步的，所述侧部加热板与所述U型加热板的冷态电阻为7mΩ-13mΩ。具体的，所述侧部加热板与所述U型加热板的冷态电阻可以但不限于为7mΩ、8mΩ、10mΩ或13mΩ。

可选的，所述侧部加热板与所述U型加热板通过固定部形成可拆卸连接。

可选的，所述加热器为电阻丝加热器，所述加热器的厚度为18mm-25mm。

可选的，所述保温条与所述侧部保温板之间具有间隙，所述间隙的宽度为50mm-300mm。

可选的，所述保温条为石墨硬毡保温条。

可选的，所述保温条的长度为100mm-350mm，宽度为100mm-350mm，厚度为20mm-100mm。进一步的，所述保温条的长度为150mm-300mm，宽度为150mm-300mm，厚度为30mm-70mm。具体的，所述保温条的长度可以但不限于为150mm、200mm、220mm、260mm或300mm，宽度为150mm、200mm、220mm、260mm或300mm，厚度为30mm、45mm、60mm或70mm。

可选的，所述加热器设置在所述隔热笼内，且覆盖所述导热块上方，所述导热块设置在所述隔热笼内，并与所述侧部保温板具有间隙。

可选的，所述底部保温板为阶梯状结构，所述底部保温板的厚度为30mm-60mm。

可选的，所述导热块为阶梯状结构。

可选的，所述导热块底面边缘设置有隔热板，所述隔热板的厚度为20mm-50mm。

可选的，多晶硅铸锭炉还包括支撑柱，所述支撑柱连接所述导热块和所述底部保温板并垂直贯通所述底部保温板，所述支撑柱用于支撑固定所述导热块。进一步的，所述支撑柱由耐高温材料制成。

可选的，所述多晶硅铸锭炉还包括炉体，所述炉体用于收容所述隔热笼。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种多晶硅铸锭炉，包括隔热笼、加热器和导热块，隔热笼具有收容腔，加热器和导热块设置在收容腔内，导热块用于放置盛放有硅料的坩埚，加热器用于对坩埚进行加热，隔热笼由顶部保温板、侧部保温板和底部保温板拼接而成，底部保温板靠近收容腔一侧表面的四个角区设置有保温条，坩埚在底部保温板上的正投影与保温条在底部保温板上的正投影具有重叠区域，缓解在多晶硅铸锭过程中坩埚角部区域热量的损失过多的问题，使得坩埚整体热量均匀，有利于硅锭生长，提高硅锭的生长质量。

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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为本实用新型一实施例提供的一种多晶硅铸锭炉的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种侧部加热器的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的一种底部保温板的俯视图；

图4为本实用新型实施例1制得的硅块中晶粒生长方向的结果图；

图5为本实用新型对比例1制得的硅块中晶粒生长方向的结果图。

具体实施方式

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作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。

本实用新型提供了一种多晶硅铸锭炉，包括隔热笼、加热器和导热块，隔热笼具有收容腔，加热器和导热块设置在收容腔内，导热块用于放置盛放有硅料的坩埚，加热器用于对坩埚进行加热，隔热笼由顶部保温板、侧部保温板和底部保温板拼接而成，底部保温板靠近收容腔一侧表面的四个角区设置有保温条，坩埚在底部保温板上的正投影与保温条在底部保温板上的正投影具有重叠区域。

请参阅图1，为本实用新型一实施例提供的一种多晶硅铸锭炉结构示意图，多晶硅铸锭炉包括隔热笼10、加热器20和导热块30，隔热笼10具有收容腔，加热器20和导热块30设置在收容腔内，导热块30用于放置盛放有硅料的坩埚，加热器20用于对坩埚进行加热，隔热笼10由顶部保温板11、侧部保温板12和底部保温板13拼接而成，底部保温板13靠近收容腔一侧表面的四个角区设置有保温条131，坩埚在底部保温板131上的正投影与保温条131在底部保温板131上的正投影具有重叠区域。

在本实用新型中，保温条131设置在底部保温板13的四个角区更有利于在多晶硅铸锭过程中保证坩埚角部区域温度与其他区域温度一致。

本实用新型实施方式中，重叠区域的面积占坩埚在底部保温板13上的正投影面积的5％-30％。进一步的，重叠区域的面积占坩埚在底部保温板13上的正投影面积的8％-27％。

本实用新型实施方式中，重叠区域的面积占保温条131在底部保温板13上的正投影面积的5％-70％。进一步的，重叠区域的面积占保温条131在底部保温板13上的正投影面积的10％-65％。具体的，可以但不限于为重叠区域的面积占保温条131在底部保温板13上的正投影面积的15％、18％、25％或50％。

本实用新型实施方式中，保温条131可以为整体结构，设置在底部保温板13表面的边缘，覆盖了底部保温板13的四个角区，或底部保温板13上设置了四个保温条131，四个保温条131分别设置在底部保温板13的四个角区。当底部保温板13上设置了四个保温条131，四个保温条131与坩埚在底部保温板13上的正投影均具有重叠区域。

本实用新型实施方式中，底部保温板13边缘设置的保温条131可以为一层，也可以为多层，对此不作限定。

本实用新型实施方式中，保温条131为石墨硬毡保温条。

本实用新型实施方式中，保温条131的长度为100mm-350mm，宽度为100mm-350mm，厚度为20mm-100mm。进一步的，保温条131的长度为150mm-300mm，宽度为150mm-300mm，厚度为30mm-70mm。具体的，保温条131的长度可以但不限于为150mm、200mm、220mm、260mm或300mm，宽度为150mm、200mm、220mm、260mm或300mm，厚度为30mm、45mm、60mm或70mm。

本实用新型实施方式中，加热器20包括顶部加热器21和侧部加热器22。请参阅图2，为本实用新型一实施例提供的一种侧部加热器的结构示意图，侧部加热器22由四个侧部加热板221通过U型加热板222依次首尾连接而成，U型加热板222对坩埚角部区域进行加热。

本实用新型实施方式中，侧部加热板221为蛇形板，蛇形板由若干U型板连接而成，U型板的宽度大于U型加热板222的宽度。

本实用新型实施方式中，U型板的厚度和高度与U型加热板222的厚度和高度相等。

本实用新型实施方式中，U型加热板222的高度为200mm-400mm，宽度为200mm-400mm，厚度为10mm-25mm。

本实用新型实施方式中，侧部加热板221与U型加热板222的电阻率一致。进一步的，侧部加热板221与U型加热板222的冷态电阻为7mΩ-13mΩ。具体的，侧部加热板221与U型加热板222的冷态电阻可以但不限于为7mΩ、8mΩ、10mΩ或13mΩ。

本实用新型实施方式中，侧部加热板221与U型加热板222过固定部形成可拆卸连接。

本实用新型实施方式中，加热器20为电阻丝加热器，加热器20的厚度为18mm-25mm。

本实用新型实施方式中，保温条131与侧部保温板12之间具有间隙，间隙的宽度为50mm-300mm。

本实用新型实施方式中，加热器20设置在隔热笼10内，且覆盖导热块30上方，导热块30设置在隔热笼10内，并与侧部保温板12具有间隙。

请参阅图3，为本实用新型提供的一种底部保温板的俯视图，底部保温板13为阶梯状结构，由靠近顶部保温板的上底部保温板132和下底部保温板133组成，底部保温板13的四个角区分别设置了保温条131，底部保温板13的厚度为30mm-60mm。

本实用新型实施方式中，导热块30为阶梯状结构。

本实用新型实施方式中，导热块30底面边缘设置有隔热板，隔热板的厚度为20mm-50mm。

本实用新型实施方式中，多晶硅铸锭炉还包括支撑柱40，支撑柱40连接导热块30和底部保温板13并垂直贯通底部保温板13，支撑柱40用于支撑固定导热块30。进一步的，支撑柱40由耐高温材料制成。

实施例1

将装填有硅料的坩埚置于如图1所示的多晶硅铸锭炉中，其中，底部保温板的四个角区设置有200×200×45(mm)的两层保温条，保温条的两棱边与底保温板角部的棱边平齐安装，侧部加热器由侧部加热板和U型加热板组成，U型加热板的尺寸为330×350×20(mm)，U型加热板冷态电阻为7毫欧左右，U型加热板对坩埚的角部区域进行加热，制备多晶硅。

对比例1

将装填有硅料的坩埚置于现有技术中的多晶硅铸锭炉中，即底部保温板上不含保温条，侧部加热器中不存在对坩埚的角部区域加热的U型加热板，制备多晶硅。

请参阅图4和图5，为实施例1与对比例1制得的硅块进行探伤观察晶粒的生长方向结果图。对比例1中硅块角部区域温度过低，导致硅块靠近坩埚面发生侧向长晶，过冷度越大，晶粒从尾部发生侧向倾斜长晶深度越深；实施例1中，硅块角部区域侧向长晶现象明显改善。可以看出，在底部保温板上在四个角分别增加若干保温条，可以在隔热笼开度增加时，四个角上的散热被保温条阻挡，未安装保温条的区域仍然有大量热量散出，整个热场内的温度分布更加均匀；侧部加热器的四个角上增加U型加热板，角部导热量增加，单相侧部功率增加18％，侧部加热器对硅锭的热辐射更加均匀，弥补热场内角部供热不足的缺陷。因此，通过在底部保温板上设置保温条，减少热量的散失，解决硅块角区的侧部长晶问题；同时增加U型加热板对硅锭角区的加热，共同叠加弥补硅块角区过冷的缺陷，进一步的提高硅锭整体质量。

本实用新型实施方式中，多晶硅铸锭炉还包括炉体，炉体用于收容隔热笼10。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，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，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多晶硅铸锭炉，其特征在于，包括隔热笼、加热器和导热块，所述隔热笼具有收容腔，所述加热器和所述导热块设置在所述收容腔内，所述导热块用于放置盛放有硅料的坩埚，所述加热器用于对所述坩埚进行加热，所述隔热笼由顶部保温板、侧部保温板和底部保温板拼接而成，所述底部保温板靠近所述收容腔一侧表面的四个角区设置有保温条，所述坩埚在所述底部保温板上的正投影与所述保温条在所述底部保温板上的正投影具有重叠区域。

2.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述重叠区域的面积占所述坩埚在所述底部保温板上的正投影面积的5％-30％。

3.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述重叠区域的面积占所述保温条在所述底部保温板上的正投影面积的5％-70％。

4.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述加热器包括顶部加热器和侧部加热器，所述侧部加热器由四个侧部加热板和四个U型加热板依次交替连接形成，所述U型加热板位于所述侧部加热器的角部区域，所述U型加热板对所述坩埚的角部区域进行加热。

5.如权利要求4所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述侧部加热板为蛇形板，所述蛇形板由若干U型板连接而成，所述U型板的宽度大于所述U型加热板的宽度。

6.如权利要求4所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述侧部加热板与所述U型加热板的电阻率一致。

7.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述保温条与所述侧部保温板之间具有间隙，所述间隙的宽度为50mm-300mm。

8.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述保温条为石墨硬毡保温条。

9.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述保温条的长度为100mm-350mm，宽度为100mm-350mm，厚度为20mm-100mm。

10.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，多晶硅铸锭炉还包括支撑柱，所述支撑柱连接所述导热块和所述底部保温板并垂直贯通所述底部保温板，所述支撑柱用于支撑固定所述导热块。