CN211199471U - 一种g6多晶铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种G6多晶铸锭炉，包括炉体，炉体上设置有进气管，炉体内设有隔热笼体，隔热笼体内设有石英坩埚、石墨护板、顶部加热器、侧部加热器和散热平台，石墨护板放置在散热平台上，石英坩埚放在石墨护板内，顶部加热器设在石墨护板上方，侧部加热器设在石墨护板的外侧，进气管的一端伸入到石墨护板内，炉体的下方设有出气管，出气管的一端伸入到隔热笼体内散热平台的下方；散热平台内部设有冷却气通道，冷却气通道两端的气体入口和气体出口分别连接冷却气进管和冷却气出管，冷却气进管和冷却气出管均伸出炉体外。本实用新型具有避免铸锭炉内出现紊流现象，有效控制铸锭炉内温场分布等有益效果。

Description

一种G6多晶铸锭炉

技术领域

本实用新型涉及一种铸锭炉，尤其是涉及一种G6多晶铸锭炉，属于光伏电池制造技术领域。

背景技术

太阳能电池可以将光能转换为电能，是现代节能社会发展的一个重点。根据基体材料的不同，现有的太阳能电池分为多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和类单晶硅太阳能电池。其中，单晶硅太阳能电池的转化效率高，但生产成本也高，多晶硅太阳能电池的转化效率比单晶硅太阳能电池低1%-2%，但其生产成本也低，而类单晶硅太阳能电池是介于单晶硅电池和多晶硅太阳能电池之间的电池。综合考虑，目前市场上的太阳能电池仍以多晶硅太阳能电池为主。

现有用于生产多晶硅太阳能电池的多晶硅锭通常采用铸锭工艺制的，铸锭工艺一般是通过多晶硅铸锭炉实现的，多晶铸锭的生产过程实为硅料熔化重结晶的过程，需要经过装料、抽真空、加热、熔化、长晶、退火、冷却、出炉等工序；然而实际生产过程中，铸锭生产所使用的硅料中含有碳元素、铁元素等各杂质，装料所用的坩埚和氮化硅等辅料会带入氧元素及其他杂质，而用于保温的热场材料和石墨加热器等均为碳元素环境，甚至是用于保护作用的氩气中同样含有微量杂质气体，所以在高温状态下，各种杂质挥发并反应形成各种气态的杂质，例如一氧化硅、二氧化硅、氧化铁等，氧化物杂质在气态状态下会随热流流动，直到遇到低温区域时凝结成固态形式的氧化物，多晶炉炉内壁和隔热笼顶板角落处由于温度低成为氧化物聚集的主要区域。目前行业内的铸锭 炉，常采用的是上部进气同时中部排气结构，导致氩气流通路径不确定，容易出现氧化物气体紊流因此遇冷就富集在热场各个部位。

而且近年来，国内企业为了增加多晶硅铸锭投料重量，将原有G5尺寸的热场升级到G6尺寸的热场，将原有G5尺寸的热场升级到G6尺寸的热场，投料重量则可从450KG增加到800KG。但是现有的G6多晶硅铸锭炉热场设计存在较大的缺陷，难以获得合理的温度分布，很难使固液界面达到理想状态，从而影响了多晶硅锭的品质。

实用新型内容

本实用新型主要是针对现有多晶铸锭炉容易发生气体紊流而导致氧化物富集和热场分布不合理的问题，提供一种G6多晶铸锭炉，该多晶铸锭炉以氩气作为保护气，从炉体顶部进气管进入热场内部并从炉体底部出气管抽出热场，在炉体顶部充气和炉体底部抽气双重压差作用下，氩气可带着各种氧化物杂质气体直接从隔热笼体内部的出气管排出，形成顺畅的定向气流通道，避免出现紊流现象；另外通过改变侧部加热器上下各部位的热量供应能力，可以有效控制铸锭炉内部的温场分布，从而产出杂质含量少、晶粒相对均匀的多晶硅锭。

本实用新型的目的主要是通过下述方案得以实现的：

一种G6多晶铸锭炉，包括炉体，所述炉体上设置有进气管，所述炉体内设有隔热笼体，所述隔热笼体内设有石英坩埚、石墨护板、顶部加热器、侧部加热器和散热平台，所述石墨护板放置在散热平台上，所述石英坩埚放置在石墨护板内，所述顶部加热器设置在石墨护板上方，所述侧部加热器设置在石墨护板的外侧，所述进气管的一端伸入到石墨护板内，另一端连通炉体上端外侧，所述炉体的下方设有出气管，所述出气管的一端伸入到隔热笼体内散热平台的下方，另一端连通炉体下端外侧；所述散热平台内部设置有冷却气通道，所述冷却气通道两端的气体入口和气体出口分别连接冷却气进管和冷却气出管，所述冷却气进管和冷却气出管均伸出炉体外。以氩气作为保护气，从炉体顶部进气管进入热场内部并从炉体底部出气管抽出热场，在炉体顶部充气和炉体底部抽气双重压差作用下，氩气可带着各种氧化物杂质气体直接从隔热笼体内部的出气管排出，形成顺畅的定向气流通道，避免出现紊流现象；另外可以在长晶过程中对石英坩埚底部温度的下降速度进行精确控制。

作为优选，所述散热平台通过若干个石墨支撑柱固定在炉体底部。

作为优选，所述炉体的顶部安装有加热电极，所述加热电极控制顶部加热器和侧部加热器的加热。

作为优选，所述侧部加热器设置在石墨护板的四周。

作为优选，所述侧面加热器的电阻自上而下逐步减小，对侧面加热器进行改进，使得侧面加热器下部的供热能力小于上部的供热能力，辐射到石英坩埚四周的热量自上而下也就逐步减少，使热场分布均匀。

作为优选，所述隔热笼体上连接有能够使隔热笼体上下移动的升降立杆。

作为优选，所述进气管的下部开口处安装有分流筒，所述分流筒为圆弧结构且分流筒上均匀分布有若干分流孔，能够增加气流流速和气流覆盖面积，充分排出杂质气体，提高铸锭质量。

作为优选，所述冷却气通道呈“S”形或“回”字形返折布置，增大冷却效率，能够对石英坩埚底部温度的下降速度进行精确控制。

作为优选，所述石墨护板为石墨板拼接成的箱型结构，且下方的石墨板上开有多个通孔，便于气体通过。

作为优选，所述进气管、出气管、冷却气进管和冷却气出管均采用中空的石墨管。

因此，本实用新型具备下述优点：（1）本实用新型氩气从炉体顶部进气管进入热场内部并从炉体底部出气管抽出热场，在炉体顶部充气和炉体底部抽气双重压差作用下，氩气可带着各种氧化物杂质气体直接从隔热笼体内部的出气管排出，形成顺畅的定向气流通道，避免出现紊流现象；（2）本实用新型对侧面加热器进行改进，使得侧面加热器下部的供热能力小于上部的供热能力，辐射到石英坩埚四周的热量自上而下也就逐步减少，使热场分布均匀；（3）本实用新型进气管的下部开口处安装有分流筒，能够增加气流流速和气流覆盖面积，充分排出杂质气体，提高铸锭质量。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图示说明：1-炉体，2-进气管，3-隔热笼体，4-石英坩埚，5-石墨护板，6-顶部加热器，7-侧部加热器，8-散热平台，9-出气管，10-冷却气通道，11-冷却气进管，12-冷却气出管，13-石墨支撑柱，14-加热电极，15-升降立杆，16-分流筒。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

如图1所示，本实用新型提供一种技术方案，一种G6多晶铸锭炉，包括炉体1，炉体1顶部设置有进气管2，进气管2的下部开口处安装有分流筒16，分流筒16为圆弧结构且分流筒16上均匀分布有若干分流孔；炉体1内设有隔热笼体3，隔热笼体3上连接有能够使隔热笼体3上下移动的升降立杆15，隔热笼体3内设有石英坩埚4、石墨护板5、顶部加热器6、侧部加热器7和散热平台8，石墨护板15为石墨板拼接成的箱型结构，且下方的石墨板上开有多个通孔；石墨护板5放置在散热平台8上，石英坩埚4放置在石墨护板5内，顶部加热器6设置在石墨护板5上方，侧部加热器7设置在石墨护板5的四周，且侧面加热器7的电阻自上而下逐步减小，炉体1的顶部安装有加热电极14，加热电极14控制顶部加热器6和侧部加热器7的加热；进气管2的一端伸入到石墨护板5内，另一端连通炉体1上端外侧，炉体1的下方设有出气管9，出气管9的一端伸入到隔热笼体3内散热平台8的下方，另一端连通炉体1下端外侧。

散热平台8通过三个石墨支撑柱13固定在炉体1底部，且散热平台8内部设置有冷却气通道10，冷却气通道10呈“S”形返折布置，冷却气通道10两端的气体入口和气体出口分别连接冷却气进管11和冷却气出管12，冷却气进管11和冷却气出管12均伸出炉体1外，冷却气进管11、冷却气出管12以及外接的冷却气动力泵、冷却器构成一个冷却气闭式循环回路；上述进气管2、出气管9以及冷却气进管11和冷却气出管12均采用中空的石墨管，因为在铸锭炉的内部热场中，绝大部 分的部件均为石墨部件，在多晶硅锭生产的过程中，石墨部件对生产过程的影响很小，所以为了不影响多晶硅锭的正常生产，使得生产出的多晶硅锭的质量得到保证。

应理解，该实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种G6多晶铸锭炉，包括炉体（1），所述炉体（1）上设置有进气管（2），所述炉体（1）内设有隔热笼体（3），所述隔热笼体（3）内设有石英坩埚（4）、石墨护板（5）、顶部加热器（6）、侧部加热器（7）和散热平台（8），所述石墨护板（5）放置在散热平台（8）上，所述石英坩埚（4）放置在石墨护板（5）内，所述顶部加热器（6）设置在石墨护板（5）上方，所述侧部加热器（7）设置在石墨护板（5）的外侧，其特征在于：所述进气管（2）的一端伸入到石墨护板（5）内，另一端连通炉体（1）上端外侧，所述炉体（1）的下方设有出气管（9），所述出气管（9）的一端伸入到隔热笼体（3）内散热平台（8）的下方，另一端连通炉体（1）下端外侧；所述散热平台（8）内部设置有冷却气通道（10），所述冷却气通道（10）两端的气体入口和气体出口分别连接冷却气进管（11）和冷却气出管（12），所述冷却气进管（11）和冷却气出管（12）均伸出炉体（1）外。

2.根据权利要求1所述的一种G6多晶铸锭炉，其特征在于：所述散热平台（8）通过若干个石墨支撑柱（13）固定在炉体（1）底部。

3.根据权利要求1所述的一种G6多晶铸锭炉，其特征在于：所述炉体（1）的顶部安装有加热电极（14），所述加热电极（14）控制顶部加热器（6）和侧部加热器（7）的加热。

4.根据权利要求3所述的一种G6多晶铸锭炉，其特征在于：所述侧部加热器（7）设置在石墨护板（5）的四周。

5.根据权利要求4所述的一种G6多晶铸锭炉，其特征在于：所述侧部加热器（7）的电阻自上而下逐步减小。

6.根据权利要求1所述的一种G6多晶铸锭炉，其特征在于：所述隔热笼体（3）上连接有能够使隔热笼体（3）上下移动的升降立杆（15）。

7.根据权利要求1所述的一种G6多晶铸锭炉，其特征在于：所述进气管（2）的下部开口处安装有分流筒（16），所述分流筒（16）为圆弧结构且分流筒（16）上均匀分布有若干分流孔。

8.根据权利要求1所述的一种G6多晶铸锭炉，其特征在于：所述冷却气通道（10）呈“S”形或“回”字形返折布置。

9.根据权利要求1所述的一种G6多晶铸锭炉，其特征在于：所述石墨护板（5）为石墨板拼接成的箱型结构，且下方的石墨板上开有多个通孔。

10.根据权利要求1所述的一种G6多晶铸锭炉，其特征在于：所述进气管（2）、出气管（9）、冷却气进管（11）和冷却气出管（12）均采用中空的石墨管。

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