TW201012988A - Gas recirculation heat exchanger for casting silicon - Google Patents

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201012988 六、發明說明： 本發明請求2009年1月7曰美國暫時申請案第 61/143,018號及求2008年8月27曰美國暫時申請案第 6U143,018號之利益，此兩件申請案之全部内容明白地在此 加入作為參考。 【韻^明所屬技:相守々真】 背景 技術領域 本發明係有關於使用一氣體再循環熱交換器鑄造高純 度石夕及成長晶體之一系統及一方法。 L. ^tr ϋ 相關技術之討論 光電電池將光轉換成電流，且一光電電池之其中一最 重要特性是它將光能轉換成電能之效率。雖然光電電池可 以由各種半導體材料製成，但是通常使用的是矽，因為它 很容易以合理之價格取得，且因為它對於用於製備光電電 池具有電、物理與化學性質之適當平衡性。 在一用以製備光電電池之習知程序中，以一具有一正 或負導電性型之材料的摻雜劑摻雜矽進料、將之熔化且接 著藉由將結晶雜出-炼化區域成為單衫之鑄塊（透過 柴式(Czochralskixcz)或浮動區（FZ)法）結晶。對一Fz法而 s ’固體材料被饋送通過—溶化區域，在進人贿化區域 之一側時熔化，且通常藉接觸一晶種而在該熔化區域之另 一側上再固化。 201012988 最近，已經發明了-種用以在—„固化製程（即，^ 現場洗鑄祕造法）巾製造單晶或幾何型多結晶材料之新 技術’如揭露於2007年1月18日申請之美國專利申請案第 n/624’365號與U/624,411號，及公告於美專利申請:報第 肅㈣9觀號與2007169685A號中者。用以製備多结晶 :鍀塊之顧製録光電技射是已知的，簡言之，在這 些製=中，熔融㈣承裝在—例如—石英_之㈣中， ^以$㈣之方式被冷卻以容許被承裝於其中之石夕結 曰曰二產生之鎢造結晶錢通f被切成多數具有與欲用來製 造厂光電電池之晶圓尺寸相同或接近之橫戴面的碑 (=k) ’且該等磚制或城這些晶圓。以此方式產生之 多^妙包含多數晶粒，其中在由該等晶粒製成之晶圓 内’該等晶粒互相相對之方位事實上是不規則的。單晶或 幾何型多結晶料有㈣選定之晶粒方位及（在後者之情 形中）B曰界，且可以藉揭露在前述專利申請案中之新鑄造技 術开V成’ gp，在一掛财溶化該固體石夕成液體碎而與一在 5程中仍βρ伤為固體之大晶種層接觸，並藉此在固化時 吸熱所有均留在相同坩堝中。如在此所使用者，該用語， 曰曰種層表不具有形成—連續層所需晶體方位之—晶體或一 群曰日體。它們可以構成為與一坩堝之一側一致以達成鑄造 之目的。 為了製造高品質鑄塊，可應滿足數種條件。首先，儘 可能多塊鑄塊應具有所需結晶度。如果該鑄塊不是要成為 單、’、σΒΘ，則該铸塊之整個未使用部份應是單結晶，且對於 201012988 歲何型多結晶材料而言也 含有缺陷。缺陷會包括炙 是類似的。其次，該矽應僅量少 缺陷會包括多數多數獨立雜質、多數結塊之雜 質在石夕曰曰格中之本質晶格缺陷及結構缺陷 ，例如錯位及 堆碌層錯。許多這些缺陷會在—作用中之由結Μ製成之 光電電池中造成電荷栽子 下降。 之快速重組，這會造成電池效率 &多年之發展已使在良好成長之以與以⑦中產生最小

物與第二相（例㈣切、氧切或碳化賴粒)之加入係藉 維持該晶種相對該炫化物之反轉來避免。如同在該工業中 ^知者’氧結合可以使用磁性(^技術減少且使用Fz技術減 至最少。金屬雜質通常是在將晶胚送至—端後藉被偏析至 柄腳端或留在锅底料(potscrap)中減至最少。 但是，即使有對該CZ與FZ製程之前述改良，仍有產生 相較於習知CZ與FZ製程，以每體積為基準較不昂貴、需較 y«^備資金投資、需較少空間、及/或較少操作複雜性的需 要與需求。此外，有改良矽鑄造之安全性與可靠性之需要 與需求。又，有在當一鑄造站内有裂口時沒有熔融矽到達 —冷壁（經水冷者）之視線路徑（實體上分離者）之情形下鑄 造矽的需要與需求。另外，亦有在該矽鑄造製程中提供熱 集中及/或熱回收之需要與需求。又，亦有具有較習知裝置 與製裎更多矽輸出及/或額外生產能力之裝置與製程的需 要與需求。 5 201012988 I：發明内容3 概要 本發明係有關於使用-氣體再擔環熱交換器鎿造高純 度石夕及成長晶體之—系統及—方法。本發明提供秒鑄造之 較佳安全性與可靠性，如在當—禱造站内有裂口時沒有溶 融石夕到達-冷壁（經水冷者）之視線㈣（實體上分離者）之 情形下鑄造矽。本發明亦在該矽鑄造製程中提供熱集中/或 熱回收。本發明亦提供具有較習知装置與製程更多矽輸出 (縮短之循環時間）及/或額外生產能力之聢置與製程。 依據一第一實施例，本發明係有關一種適用於生產高 純度矽之氣體循環熱交換器。該交換器包括一用以與一掛 瑪接觸之熱表面，以及一用以讓一氟體流至該熱交換器之 入口及一用以讓該氣體由該熱交換器流出之出口。該交換 器亦包括一將該入口與該出口分開及用以導引該氣體之至 少一部份至該熱表面上或上方的擋板，及一配置成可冷卻 該氣體且使該氣體返回該熱交換器之再循環系統。 依據一第二實施例，本發明係有關於一種適用於生產 高純度矽之鑄造裝置，該裝置包括〆用以承裝一進料之坩 堝，及一與該坩堝之至少一部份熱接觸的第一熱交換器。 該裝置亦包括一與一散熱體熱接觸真與該第一熱交換器流 體性地連通之第二熱交換器，及一與該第一熱交換器及該 第二熱交換器流體性地連通以循環/氣態熱傳流體之動力 裝置。該第一熱交換器包括一用以换觸該坩堝之石墨熱表 面，一用以讓該氣態熱傳流體流至该熱交換器之入口，一 201012988 用以讓該氣態熱傳流體由該第一熱交換器流出之出口，及 一將該入口與該出口分開且用以導引該氣態熱傳流體之至 少一部份至該熱表面上的擋板。 依據一第三實施例，本發明係有關於一種冷卻一適用 於生產高純度矽之材料的方法。該方法包括將一第一熱交 換器與一坩堝之至少一部份熱接觸之步驟，及利用一動力 裝置使一氣態熱傳流體流經該第一熱交換器的步驟。該方 法亦包括加熱在該第一熱交換器中之氣態熱傳流體，以藉 將熱傳導通過該坩堝之至少一部份及該第一熱交換器，冷 卻在該坩堝内之一材料的步驟；及使該氣態熱傳流體流至 一第二熱交換器之步驟。該方法也包括藉與一散熱體熱接 觸而冷卻在該第二熱交換器中之氣態熱傳流體的步驟，及 重複前述步驟以再循環該氣態熱傳流體的步驟。流動通過 該第一熱交換器包括通過一經修整氣流之入口集氣管及通 過一經修整氣流之出口集氣管。 依據一第四實施例，本發明包括一種使用本發明之裝 置及/或方法製成之高純度矽鑄塊及適用於太陽能電池及 太陽能模組之鑄塊。 圖式簡單說明 加入且構成這說明書一部份之添附圖式顯示本發明之 實施例，且與說明一起用來解釋本發明之特徵、優點及原 理。在圖式中： 第1圖顯示，依據一實施例，一鑄造裝置之側截面圖； 第2圖顯示，依據一實施例，一熱交換器之側截面圖； 201012988 第3圖顯示’依據一實施例，-熱交換器之仰視圖；及 第4圖顯示，依據—實施例，—穿孔板之俯視圖。 【實施方式】 詳細說明 本發明係有關於使用一氣體再猶環熱交換器禱造石夕及 /或成長晶體之-线與-方法。依據—實關，該氣體再 循環熱交換器可取代作為對習知鑄造爐之冷壁之輻射阻滞 器的大石墨塊或薄石墨絕緣層。該等習知石墨塊達到大於 大約攝氏1300度之溫度且接著輻射至攝氏25度之水冷壁或 散熱體，這大溫度差（大於大約攝氏12〇〇度)增加到達該水冷 壁之過熱或過高溫度的風險，及容許一液體矽移動至或到 達該水冷壁之熱路徑。使熔融矽與水冷元件接觸會產生安 全性及/或可靠性問題，例如鑄造矽之生產能力降低或處理 量損失。 該氣體再循私熱交換器必須可以將該熱區與該等水冷 區段隔離且不容許產生一到達該主要熱移除機構之水的直 接路徑，如果發生熔融或液體石夕汽漏及/或溢流，則移除該 熔融石夕至該水冷元件之直接路徑可增加安全因素。藉改變 熱傳流體之質量流速’例如，藉透過一可變頻率驅動改變 鼓風速度、利用一致動器移動—控制閥（調節風門）之位置 等，可達成該阻滯。該熱傳流體可包括任何適當液體或氣 體，該氣體可以是任何適當物質，例如’氬、氦、氮、及/ 或其混合物或組合。 利用一非水主要熱傳介質可具有回收可傳送至如蒸汽 201012988 或高溫流體等其他介質回收高品質熱之能力，以用於二次 動力產生及/或廢熱回收。使用水作為該主要流體之習知系 統僅達到攝氏35度出口溫度，此使焓降至一低值且無法進 行二次利用。 依據一實施例，該氣體再循環熱交換系統提供可變之 由高溫之熱抽取’其中利用水或其他可蒸發流體會有爆炸 之不當風險。一高主要冷媒溫度容許回收製程熱或產生動 力。本發明可提供由數個不同製程抽取之局部熱及對於防 止直接暴露於來自一熱本體之水的安全因子。適當構件可 包括用於該熱交換器之石墨及用於該熱傳介質之氬。 本發明之熱交換器可包括入口管及出口管，例如，提 供一完全封閉或密封冷卻氣體路徑，該冷卻氣體路徑可獨 立於該矽鑄造系統，例如在該熔融矽表面上之惰性氣體覆 蓋系統。 依據一實施例，該冷卻氣體路徑可容許或提供在由該 氣體接觸該液體矽開始之冷卻迴路中更容易及/或更可靠 的氣體分離。與該液體矽接觸之氣體可包含，例如，一氧 化碳、一在該液體矽與該二氧化矽坩堝間之反應的氣體產 物。 兩團分開氣體之混合或交叉污染會使一氧化石夕污染氣 體進入該熱交換器迴路且會導致固體一氧化矽沈積在該等 熱交換器之熱傳表面上。一氧化矽會降低或減少熱傳能 力’導致低產量及/或一低品質矽鑄塊。 或者’本發明之裝置可以為例如一惰性環境，提供該 9 201012988 冷部氣流之一部份到達或通過該熔融矽。該再循環系統可 包括過濾器、氣阱等，以移除例如，一氧化矽及/或其他可 能污染物林必要組分。 依據一實施例，該鑄造裝置之構造更有助於輕易插入 及/或移除該第—熱交㈣，以便於清潔或更換。 口里想地，一擋板或一穿孔板可以包括多數孔或喷射 例如’將該氣流之至少一部份沖擊至一熱表面中。 =板可α彻’例如不㈣式之孔位置及/或尺寸來 過一#或替Ρ。該熱交換器之設計可提供一輕鬆方式讓通 田外拔:底。Ρ之熱抽取可被局部地修整，以將該石夕鑄塊之 固化模式最適當化。 执六=’藉修改該大致錐形入口連接部之形狀及/或在該 之側邊處之排出路徑之尺寸及/或形狀，可以輕易 地施加熱絕緣物至兮等入擇㈣或另外地，藉由選擇性 熱抽取模式。〃 口與出口氣體路徑，可以修改該 在該固化過㈣，該固化物前面可以任何適當速 或形狀前進，該冷卻速度糾缝大，則又 愈:，如此可由相同之裝置產生額外的”。如= 灯付太&，該鑄塊之品f會降低(干擾結晶）。v

依據一實施例，氣體冷卻式熱交換器與掛禍包括…卜 於-習知輕射冷卻式熱交換器與㈣之 V 循:)時r為大約。-大-(廣卻：知： 部式），大約0.2至大約L0，大約〇 5至大 〜射冷 大約0.75至 10 201012988 大約1·〇，大約0.9至大約i.o等。 該固化前面可包括任何適當形狀，例如，由大致外凸 至大致内凹。該固化前面之形狀可以在鑄造或結晶之不同 階段加以控制及/或調整。 第1圖顯示，依據一實施例，一鑄造裝置ίο之侧截面 圖。該鑄造裝置1〇包括一第一熱交換器12、一第二熱交換 器14、及一選擇性的第三熱交換器16，以形成例如用於熱 回收之多數串接熱傳裝置18。該鑄造裝置10包括一具有一 底部22之坩堝20，以固持或承裝一進料30及一選擇性的晶 種層28。該鑄造裝置10亦包括一例如，流體性地連通該等 熱交換器12、14與16之動力裝置24。該鑄造裝置可包括一 或多個用以例如熔化該進料3〇之加熱器26。 一再循環系統32可包括一冷卻器34及一循環裝置38。 一如流動冷卻水、鍋爐原料水、空氣等之散熱體36藉在該 等熱交換器14與16上之代表性箭號顯示。 第2圖顯示，依據一實施例，一熱交換器4〇之側截面 圖。該熱交換器40包括一熱表面42，且一入口 44與一出口 46被一擋板48分開。該擋板48可具有一大致三角形形狀， 該入口 44連接一入口集氣管50，以供應如箭號所示之氣態 熱傳流體之流動。該出口46連接一出口集氣管52，以收集 來自該熱表面42之氣態熱傳流體的流動。理想地，一包括 一多數孔60之穿孔板54將該氣態熱傳流體沿著或抵觸該熱 表面42之一側分配。該等孔60可以大致呈多行與多列地對 齊，以形成例如一格柵。 201012988 第3圖顯示，依據一實施例，一熱交換器40之仰視圖。 β亥熱父換器4〇包括該入口 44，例如，其可被配置或構形為 一中央氣體入口 56。該熱交換器40亦包括該等出口46，例 如’其可被配置或構形為多數角落氟體出口 58。該入口 44 與該等出口46可以大致配置為在一模片之一側上的多數 點’該中央氣體入口56及四個角落氟體出口58可，例如， 使冷卻效果達到最大、控制冷卻之分布、及/或使壓力降減 至最小。 第4圖顯示，依據一實施例，一穿孔板54之俯視圖。該 魯 穿孔板54包括多數孔6〇，例如，用以容許該氣態熱傳流體 或使該氣態熱傳流體通過而到達及/或通過該熱表面42之 一部份（圖未示）。 此外’雖然已在此說明矽之鑄造，但是在不偏離本發 明之範《#與精神的情形下，亦可鑄造其他半導體材料及非 金屬結晶材料。例如，本發明人已預期到鑄造符合本發明 之實施例之其他材料，如鍺、砷化鎵、鍺化矽、氧化鋁（包 括其單晶形式之藍寶石）、氮化鎵、氧化鋅、硫化鋅、砷化 鲁 鎵銦、銻化銦、鍺、釔鋇氧化物、鑭系氧化物、氧化鎂、 氧化鈣、及其他半導體、氧化物及具有一液相之金屬間化 合物。此外，亦可依據本發明之實施例鑄造多數其他m v 族或II-VI族材料，以及金屬與合金。 鑄造矽包括多結晶矽、近多結晶矽、幾何型多結晶矽、 及/或單結SB矽。多結晶>5夕表示具有大約一公分級晶粒尺寸 分布之結晶矽，且多數不規則定向之晶體位在多結晶矽之 12 201012988 一本體内。 幾何型多結晶矽或具幾何次序之多結晶矽表示具有一 非不規則有序公分級晶粒尺寸分布之結晶碎’且多數有序 晶體位在多結晶石夕之一本體内。該幾何塑多結晶石夕可包括 多數通常具有一大約0.5公分至大約5公分之平均尺寸的晶 粒’且在幾何型多結晶矽之一本體内之晶粒方位可以，例 如，使用適當晶種之組合，依據預定方向加以控制。 多晶矽表示具有微米至毫米總晶粒尺寸及位在結晶矽 之一預定本體内之多數晶粒方位的結晶矽。多晶矽可包括 多數通常具有一大約次微米至大約微米之平均尺寸（例 如，肉眼無法看見獨立之晶粒）及整個不規則分布之一晶粒 方位的晶粒。 單結晶矽表示由於該材料具有大致及/或實質上相同 之晶體方位，所以具有非常少晶界之結晶矽。單結晶矽可

何適當減少程度之 以本發明製成之高純度矽可包括任

質。該鎮塊可包括一大約2χ1〇ΐ6 矽、氮化矽、氧、其他金 、池或一太陽能模組之效率的物 原子7立方公分至大約5x10 13 201012988 原子/立方公分的原子濃度、一不超過大約7χΐ〇17原子/立方 公分之氧濃度、及至少大約ΙχΙΟ15原子/立方公分之氮濃 度。理想地，該鑄塊更可實質地沒有徑向分布缺陷，例如 構成為未使用轉動(旋轉）製程及/或拉動。 局溫廣義地包括升南或增加之溫度，例如多少大約攝 氏500度、至少大約攝氏1,000度、至少大約攝氏14,00度、 至少大約攝氏14,20度(矽之熔點）、至少大約攝氏14,50度、 至少大約攝氏15,00度、及/或其他適當數字或範園。 依據一實施例，本發明可包括一適用於製造高純度矽 之氣體循環熱交換器。該交換器可包括一用以與一坩堝熱 接觸之熱表面’以及一用以讓一氣體流至該熱交換器之入 口及一用以讓該氣體由該熱交換器流出之出口。本發明可 包括一將該入口與該出口分開且用以將該氣體之至少一部 份引導到達、抵觸、沿著、及/或至該熱表面上之擋板，及 一適用於冷卻該氣體且使該氣體返回該熱交換器之再循環 系統 該用語“熱交換器”廣義地表示一用以由一物質傳熱（给) 或溫度（内能）至另一物質，且不會該等物質混合之裝置。熱 交換器可被用來加熱及/或冷卻，熱交換器可包括任何適當 尺寸、形狀、構形、構成之材料等。 S亥用Scr熱表面廣義地表示接觸一熱源之該熱交換考 的一部份，例如，一承裝熔融進料或矽、固化產品曳一鑄 塊（南溫）等之掛禍的底部。理想地，但非必要地，該熱表面 傳輸、傳送及/或容許熱由該坩堝流至一如氣體之熱傳流 201012988 體。該熱表面可包括-A致平面外部、—大致平坦外側、 及/或任何適合接觸該熱源之形狀。該熱表面可包括一大致 正方形形狀、-大致矩形形狀等。或者，該熱表面可至少 稍微實質地符合該㈣之—部份，例如—底部及側邊之部 份以在該熱表面中形成一凹部。 該用語“熱接觸，，廣義地表何由—物件通過、傳送、 及/或交換溫度或烚至另一物件的兩或多個物件。理想地， 熱接觸包括在其間極少讀阻抗及/或_，_觸可同時 包括直接與間接方法兩種。 該用語“入口，，廣義地表示例如—材料流動之一供給或 來源’該入口可包括任何適當尺寸、位置、數目及/或形狀。 依據-實施例，該人口可相對於該熱表面位於中央且通常 在該熱交換器與該熱表面相對之—側上。該人口可相對該 表面構形成可提供—大致職、逆流及/或任何其他配置之 流動。理想地，該人口可以相對例如最大冷卻之區域之該 ㈣之-底部中央設置或定位。—中央人σ可使最冷之氣 體及/或最大氣體質量接觸該熱表面之中心。 該用語“出口，，廣義地表示例如—材料流動之—排出口 或出口，該出口可包括任何適當尺寸、位置、數目及/或形 狀。依據—實施例，該熱交換器可包括相對-大致矩形熱 表面之各角落設置之4個出口。該出口可以與該入口流體性 地連通’且例如藉-擋板分開以分配該祕趙或氣體之 流並直接接觸或抵觸該熱表面。 該用语“氣體”廣義地表示—在該熱交換器之操作溫度 15 201012988 與壓力時非呈固態或液態之物質。氣體可包括沒有明確形 狀與體積之物質，氣體可包括用以傳送焓之適當物質。理 想地，該氣體可以相對於熔融矽與如在高溫時之石墨之相 關鑄造設備具有至少某些惰性。該惰性氣體可包括氦、氬、 及/或任何其他適當物質。 該氣體之流量可包括任何適當量，例如，在大約每小 時5公斤與大約每小時10,〇〇〇公斤之間、在大約每小時1〇〇 公斤與大約每小時5,000公斤之間、在大約每小時“㈧公斤 與大約每小時1，500公斤之間、大約每小時丨，25〇公斤等。 ❹ 該用語“流動’’廣義地表示例如在一流中流動或移動， 該流動可以由一第一位置移動至一第二位置。該流動亦可 以是一循環流動，以便，例如，在該氣體之多數構成粒子 或部份之中以一連續變化位置之方式移動。 該用語“擋板’’廣義地表示一用以彎折、導引、阻擋、 調節、及/或加速例如一流體之流動或通過的裝置。該擋板 可分隔或分開該入口與該出口，以防止短路（short circuiting)。理想地，該擋板可導引或引導該氣體或熱傳流 參 體之流動之一部份到達、通過及/或抵觸該熱表面之至少一 部份，以由該熱表面面移除熱。該擋板可使該氣體以任何 適當角度，例如大致垂直該熱表面地沖擊或接觸該熱表面。 該用語“再循環系統”廣義地表示用以冷卻來自該熱交 換器（矽冷卻器）出口之氣體或熱傳流體及使已冷卻氣體或 熱傳流體返回該熱交換器之入口的裝置。該再循環系統可 包括一循環裝置或一動力裝置，例如一離心鼓風機、一再 16 201012988 生鼓風機、一真空泵、一液體環真空泵、一喷射器、一射 出器等。理想地，該循環裝置包括例如藉改變一馬達速度、 調節一調節風門等之可變流量。該再循環系統可包括一散 熱體，例如一冷卻器、一熱交換器等。該散熱體可使用一 熱傳流體、冷卻水、鍋爐給水、及/或用以移除焓之任何其 他適當流體或介質。或者，該再循環系統與一第二鑄造站 組合，例如，用以預熱該固體原料。 該動力裝置可包括任何足夠之容積流量、已產生之高 差或壓力等。依據一實施例，該動力裝置產生在大約10公 分至大約50公分間之水柱排放壓力。理想地，該動力裝置 可包括具有一相當低排放落差及一高容積通過量。 該熱交換器（矽冷卻器）可包括或由如石墨、碳化矽、高 溫陶瓷、耐火材料、氮化矽、二氧化矽、氧化鋁、氮化鋁、 矽化鋁、氮化硼、磷酸锆、二硼化鍅、二硼化姶等任何適 當材料製成。 依據一實施例，該熱交換器可包括一穿孔板或可相對 於該熱表面分配該氣體之其他適合裝置，以防止由該入口 至該出口之短路。理想地，該穿孔板至少大致具有一類似 於該熱表面之尺寸及/或形狀，可相對該熱表面之底部或大 致相對一坩堝定位。該穿孔板可包括多數孔洞或孔，以形 成，例如，一網或一格柵。該穿孔板可包括任何適當數目、 尺寸及/或形狀之孔洞，例如，在寬度上至少大約有5個、 在寬度上至少大約有10個、在寬度上至少大約有15個、在 寬度上至少大約有20個、在寬度上至少大約有50個等。 17 201012988 該穿孔板可以與該熱表面分開如該穿孔板之寬度之大 約0.01倍、該穿孔板之寬度之大約〇 〇5倍該穿孔板之寬度 之大約ο·1倍等的任何適當距離。理想地，該穿孔板之-部 份至少大致或實質地平行於該熱表面之至少一部份。 理想地，該等孔洞、孔、或噴射口充分地分配該氣態 熱傳流體之流動且不會有過大之壓力降或落差損失。該等 孔可包括-大致正方形形狀、—大致矩形形狀、一大致圓 祕狀大致橢圓形形狀、任何其他適當形狀等。依據 -實施:，該等噴射口使喊體沖擊至該絲面上。 該牙孔板可於該熱交換器之氣體或熱傳流體流動路後 產生-實質相等之壓力降’以導引流動沖擊在該熱表面 上抵觸該熱表面及/或沿著該熱表面。沖擊可廣義地包括 導引大致垂直於或以直角相對於-用以冷卻及/或加熱之 表面的一熱傳流體之至少一部份。理想地，沖擊冷卻包括 增加κ非層流)及/或增加對平行對流之熱傳係數。選擇 14地或另外地’該氣流之一部份亦可在例如沖擊後及流至 該出口時，大致平行於該熱表面。 瘳 °亥等穿孔板之開孔之尺寸或直徑可隨著位置改變，以 使-亥壓力降及/或流動特性最適當化。類似地，該位置與開 孔进度可以變化以修整該局部熱移除特性以達成最適當 曰曰體成長。局部廣義地表示一特定或標定之區域或區。理 4地’但非必要地’所有之氣體或熱傳流體可包括由該熱 父換器之入口至該出口之大約相同溫度增加量。 依據一實施例，該穿孔板之孔的間隔及/或密度可包括 18 201012988 半對數關係，例如，最靠近中心之開孔具有一直徑且在邊 緣或邊界處之孔具有一較大及/或較小之直徑或間隔（喷口 密度）。該等不同直徑可調整壓力降及/或依據該坩堝（熱傳 導侧羞）之幾何形狀沿著邊緣移除或多或少之熱，孔洞之梯 度的其他組態亦在本發明之範圍内。 理想地，例如，利用遍布或通過該熱表面之一大致不 變之度分布及/或大致不變之熱通量，被移除之熱容許受 控制但快速的結晶以形成一品質鱗塊。或者，被移除之熱 # 可包括至少某些實質溫度梯度或分布。 在中心處之孔直徑對在邊緣處之孔直徑的比例可包括 任何適當量，例如，大約〇.〇1至大約i 〇、大約〇〇5至大約 1.0、 大約0· 1至大約1 ·〇、大約0 5至大約1 .〇、大約1 〇至大約 L0、大約L0至大約L卜大約1.0至大約1_5、大約1_0至大約 2.0、 大約1.0至大約5.0、大約1.〇至大約1〇 〇、大約1〇至大 約20、大約1.0至大約50等。該等變化直徑孔可以一連續及 /或一階段式方式大致地漸增尺寸。 Φ 該穿孔板可包括任何適當百分比開口面積（該板之總 面積上的孔或孔洞之總面積）’例如，至少大約百分之2 〇、 至少大約百分之50、至少大約百分之75、至少大約百分之 85、至少大約百分之954。該提供可包括任何適當之厚度， 例如，至少大約0.5公分、至少大約丨公分、至少大約2公分、 至少大約5公分等。 依據一實施例，該熱交換器可包括一入口集氣管或一 政管，該入口集氣管或一歧管具有一大致三角形橫截面或 19 201012988 一大致錐形橫截面’且践將該氣體由該人口傳送至該熱 ，面。該人口減管可包括任何適#尺寸及/或形狀。該熱 乂換器可包括-出σ集氣管’該出σ集氣管具有一大致正 方形橫戴面或-大致矩形橫截面，且用以由該熱表面接收 該氣體至該出σ。該出口域管可包括任何適當尺寸及/或 形狀。 該熱交換器可包括具有-大致三角形橫截面或一大致 錐形橫截面之-人口集氣管或_歧管，用以將該氣體以一

受控制模式或方式由該人π傳送至該絲面。該熱交換器 亦可包括具有-大致正方形橫截面或_大致矩形橫截面之 -出口集氣管’用以以—受控制模式或方式由該軌表面接 收該氣體且將魏體料至糾π。受_之模式廣義地 表示被設計用來產线需、;《及/或熱傳㈣或結果的流 動。

該熱交換器可以任何適當方式由，例如，多數獨立 組件或零件製成或構成。多數m切可被切削、切判 鑛切及/或成為為所需結構或形態。該石墨崎可以^ 如，以齒結合"·被加熱以去除揮發物之石墨螺帽與蟬栓, 任何適當化學或機械裝置或系統組裝而成。或者，該等 墨塊可以互相相對地放置且沒有機械或化學固結件乂，^ 如’放在該熱交換器頂部上之叫與_之重量將 件固歧位。該等塊可歧裝成1心層結構，例如 大約1層、大約2層、大約3層、大約4層、大約5層、大約] 層專。該等塊或該等塊之1份可包括-舌錢接點或 20 201012988 面’例如’其中—下塊包括一大致對應於在-上塊中之一 凹陷部份的突起部份。其他塊或零件之組態亦在本發明之 範圍内。 依據-實施例，本發明可包括一適用於生產高純度石夕 之鑄造裝置，該袭置可包括一用以承裝一進料之掛禍、及 亥掛堝之一部份熱接觸之第一熱交換器。該裝置亦可 包括—與一散熱體熱接觸且與該第一熱交換器流體性地連 參 通之第一熱交換器。該裝置亦可包括一與該第一熱交換器 及6亥第二熱交換器流體性地連通之動力裝置，以循環一氣 態熱傳流體。 5亥用語“鑄造裝置”廣義地表示一例如在一熔化步驟 時、在一過度加熱步驟、在一精煉步驟時、在一純化步驟 時、在一固持步驟時、在一累積步驟時、在一固化步驟時、 在結晶步驟時等該鎢造過程中之任一位置及/或步驟時 使用之裝置。本發明之範圍包括單槽造法、及多槽鑄造法， % 例如，具有分別之熔化、固持與固化3個階段者。 該第一熱交換器可包括相對前述實施例之熱交換器所 說明之任一特性及/或品質。 該用語“坩堝”廣義地表示一用以熔化及/或加熱一需要 高熱之物質之耐火材料等的裝置。 該第二熱交換器可包括任何適當之裝置，例如，用以 與兩流體以直接熱交換熱接觸之裝置。依據一實施例，該 第二熱交換器包括一雙管設計、一殼與管設計、一翼片設 計等。該第二熱交換器可包括順流、逆流等。 21 201012988 依據一實施例’該散熱體可包括空氣、冷卻水、鍋爐 給水、蒸汽、高溫熱傳流體、幽水溶液、冰水、冷媒、乾 冰、液態氮等。使用空氣作為一散熱體可包括將熱，例如， 排出至遠铸造裝置之周圍、及/或至一建築物外側。理想 地，由於沒有熔融石夕接觸一散熱體之路徑，所以可使用更 多種物質及/或溫度範圍。

冷卻水可廣義地包括在例如以一冷卻塔一次通過或再 循環中之水溶性物質。理想地，例如，該冷卻水會因增加 可'感覺之熱而產生溫度之變化。 鍋爐給水可包括一更純水溶性物質，以進行一溫度變 化或一相變化（液體至蒸氣）。蒸汽可包括水蒸氣且可以增加 熱至沸點以上而變成過熱。蒸汽可被使用在一蒸汽引擎、 一渦輪、一微渦輪等中，以產生例如電力等。 高溫熱傳流體廣義地包括用以將熱能由一處傳至另一 處之其他溶液及/或化學藥品，例如，乙二醇、礦物油、聚 矽氧等。

依據一實施例，該裝置可包括一在該坩堝之—底部及/ 或至少一側上之晶種層。該晶種層可包括具有形成一連續 層之所需晶體方位的-晶體或_群晶體，該晶種層可以製 成為符合一坩堝之一或多側，以達成鑄造之目的。理推地， 與該第一熱交換器熱接觸之該坩堝之至少—部份包括*對應 於該晶種層之至少一部份，例如，該坩堝之底部。 ^ 該第一熱交換器與該第二熱交換器可以 d j从稽例如一實體 空間與用以熱連通及流體連通之對應管或導營實體地互相 22 201012988 隔開，或者，該第-熱交換器與該第二熱交換器可以是互 相-體及/或單-的。該第二熱轉”峰在—較高處及 /或大致在該第-齡換ϋ上方(最料直接在其頂部上）， 以避免衝出之液㈣與該散熱體_。該第二熱交換器可 以位在該鑄造裝置之絕緣物外側。 依據-實施例，該第二熱交換器可包括多數將熱排放 至不同介心進行㈣巾之錄串接熱交制，以使敎值

最適當化。—可能串接包括來自飽和蒸汽之過熱蒸汽、來 自過熱峨給水之產生紋、預偏峨給水、及/或溫执之 冷卻水。最適當減可保持較高熱值或溫度且不會使它們 降低至-較低值而無法得到好處’散熱體之其他串接與配 置係在本發明之範圍内。 在此所使用之用語“具有”、“包冬” 5-含、及/或“包括”係開 放與内含式之表達方式。或者，如語“構成，，是一封閉與 排除式之錢以。若在轉於t請專㈣圍纽明書中 之任何用語時存在任何不明確， 貝J撰作者之意圖是傾向開 放與内含式之表達方式。 百關於在 刀㈣綠中之步驟之次序、數目、順序 =或重複之限制，除非明白地指出，撰作者並不想暗指本 發明之_之步_次序、數目、料及/或重複之限制。 依據-實施例，本發明可包括__冷卻—適用於生產高 .•毛又石夕之材料的方法。該方法可包括熱 器與一掛禍之至少-部份的步赚 乂換 氣態熱傳流體流經該第一妖交換器及:用一動力裝置使- 、換器之步驟。該方法可包括 23 201012988 加熱在該第一熱交換器中之氣態熱傳流體，以藉傳熱通過 該_之至少-部份及該第1交換器冷卻一在該㈣内 之材料的步驟，及使忒氣態熱傳流體流至一第二熱交換器 之步驟。該方法亦可包括藉與一散熱體熱接觸而冷卻在該 第二熱交換器中之氣態熱傳流體的步驟，及依需要重複前 述步驟以再循環該氣態熱傳流體的步驟。 依據一實施例，本發明可包括一冷卻一適用於生產高 純度石夕之材料的方法。該方法可包括熱接觸一第一熱交換 器與-㈣之至少-部份的步驟，及利用一動力裝置使- Φ 氣態熱傳流體流經該第-熱交換器之步驟，其中該流動通 過-經修整氣流之入口集氣管且該流動通過一經修整氣流 之出口集㈣。該方法村包括加熱在該第-熱交換H + 之氣態熱傳流體’以藉將熱傳導通過該掛竭之至少一部份 . 及該第-熱交換器，冷卻在該掛瑪内之一材料的步驟；及 ㈣氣態熱傳㈣流至—第二熱交換器之步驟。該方法可 以也包括藉與-散熱體熱接觸而冷卻在該第二熱交換器中 之氣態熱傳流體的步驟，及重複前述步驟以再循環該㈣ ® 熱傳流體的步驟。經修整氣流廣義地表示經整形、經模式 化.左過影響等任何適當流動。經修整氣流可提供局部熱 傳能力及/或特性。 ‘”' 使第-熱交換器與_掛禍之至少一部份熱接觸的步 驟Γ包括女置或對齊—熱表面之—平面部份與-掛瑪之一 底。P區I又。理想地’該熱表面與該掛堝互相良好地接觸且 該掛禍與該進料之重量可增加在該等物件間之接觸。其他 24 201012988 套置或定形之幾何形狀係在本發明之範圍内，該坩堝可以 位在該熱表面與該穿孔板相反之一侧上。 利用一動力裝置使一氣態熱傳流體流入或流經該第一 熱交換器之步驟可包括例如由一惰性氣體源供應新鮮戈補 充氣體。該流動可進入或經過一適當管路、管、導管、輪 送管、通道等。或者，該氣態熱傳流體可包括例如由一★ 卻器返回之再生或再利用材料。“迴路”冷卻之實施例係在 本發明之範圍内。新鮮氣態熱傳流體可包括〜例如來自一 ® 由一加壓源、一液化源、或一低溫源所供應之蒸發器的較 低溫度。流動可包括例如由在該坩堝内之矽移除熔化熱所 需之任何適當流量及/或壓力。 在該第-熱交換器中加熱該氣態熱傳流趙以冷卻該掛 ’ 肖之至少—部份及該第一熱交換㈣步驟可包括任何適當 溫度差。通常，在該熱坩堝與該氣態熱傳流體之間的溫度 差愈大’ τ傳送之能量愈多。該溫度差可以為至少大約二 φ 氏10度、至少大約攝氏100度、至少大約攝氏250度、至少 大約攝氏500度、至少大約攝氏75〇度、至少大約攝氏麵 度等。 熱傳(加熱及/或冷卻）可藉對流、傳導、輻射、蒸發、 其他適當相變化等發生。該掛禍之熱傳部份可包括底部、 4邊之。卩份等。理想地，冷卻在該坩堝内之材料產生例 如呈别述形態之固化或結晶矽。 、吏°亥氣態熱傳流體流至一第二熱交換器之步驟可包括 關於使該氣態熱傳流體流經該第一熱交換器之前述特性， 25 201012988 但除外岐’例如’該熱被排出而非被收集。 另外的處理步驟及/或設備可與該氣態熱傳流體一起 使用例如，過遽器、脫氧器、冷钟、乾燥劑等。另外的 設備或步驟可以在任何適當位置，例如在該動力裝置之一 吸引口或一排出口上。 藉與-散熱體熱接觸而冷卻在該第二熱交換器中之氣 ii熱傳流體的步驟可包括用以降低該氣態熱傳流體之溫度 的#何適當步驟。該冷卻可以是藉對流、傳導、轄射等達 成。該冷卻可以是藉在—以數祕該氣祕傳流額t ❿ 間接熱交換來達成。 重複前述步驟以再循環該氣態熱傳流體的步驟可包括 形成-迴路H封閉迴路，該迴路可包括任何適當容帛 及/或流量。理想地，該流量可在鑄造過程中變化，例如在 加熱時具有-較小流_以冷卻而維持該晶種層且在《 ' 卻時具有一較大流動以在炫化後進行固化。 依據一實施例’在該第一熱交換器之前之氣態熱傳流 體溫度可包括任何適當數值，例如，小於大約攝氏1〇〇度、 〇 小於大約攝氏300度、小於大約攝氏500度等。在該第_熱 交換器之前之氣態熱傳流體溫度可包括任何適當數值，例 如，至少大約攝氏250度、至少大約攝氏5〇〇度、至少大約 攝氏750度、至少大約攝氏1，〇〇〇度等。 該氣態熱傳流體通過（入口至出口）該第一熱交換器之 溫度變化可包括至少大約攝氏50度、至少大約攝氏100度、 至少大約攝氏250度、至少大約攝氏500度' 至少大約攝氏 26 201012988 750度等。 該氣態熱傳流體可包括任何適當物質，例如，一為在 操作溫度及/或範圍内相對該等熱交換器之材料具有惰性 之氣體。依據一實施例，該氣態熱傳流體可包括氬、氦、 氮、其混合物或組合物等。 氣體在一混合物中之比例可包括任何適當量，例如， 對雙混合物為大約95 : 5、大約90 : 10、大約80 : 20、大約 70 ·· 30、大約60 : 40、大約50 : 50等。該比例可以任何適 ® 當方式加以測量，例如，以莫耳為基礎、以重量為基礎、 以體積為基礎(在標準條件下或在真實條件下）等。具適當比 例之三或多種氣體之混合物係在本發明之範圍内。依據一 實施例，該氣體混合物包括例如，具有一比單一氬或氦更 • 高熱傳係數之90體積百分比氬與10體積百分比氦。 依據一實施例，該方法亦可包括如前所述地利用一穿 孔板，通過或沿著該第一熱交換器之一熱表面分配該氣態 熱傳流體的步驟。 ® 依據一實施例，使該氣態熱傳流體流經該第一熱交換 器的步驟可包括使該氣態熱傳流體流經該第一熱交換器之 一入口的步驟，及使該氣態熱傳流體流經一具有一大致三 角形橫戴面、一大致錐形及/或其他適當形狀之入口集氣 管，以將該流動分配至該穿孔板及/或該熱表面的步驟。使 該氣態熱傳流體流經該第一熱交換器的步驟亦可包括使該 氣態熱傳流體流動通過一具有一大致平面外部及一大致正 方形或一大致矩形之熱表面的步驟。一擋板可將該入口集 27 201012988 氣管與一出口集氣管分開，使該氣態熱傳流體流經該第一 熱交換器的步驟亦可包括使該氣態熱傳流體流經具有—大 致正方形橫截面或一大致矩形橫截面之出口集氣管的步 驟，及使該氣態熱傳流體流經該第一熱交換器之一出口的 步驟。 依據一實施例，加熱在該第一熱交換器中之氣態熱傳 流體的步驟可包括移除用以冷卻、固化及/或結晶一溶融或 液體進料以形成單結晶矽、多結晶矽等所需之熱。理想地， 冷卻之速度在該鑄造過程之不同階段中可以改變，例如， 在熔化時沒有冷卻且在固化時全速冷卻。或者，該冷卻可 以在溶化階段時進行’以維持該晶種層之一部份不會溶 化。調節或改變冷卻之程度係在本發明之範圍内，例如在 初始固化時為一第一冷卻程度且在接近固化完成時為一第 二較大冷卻程度。 依據一實施例，本發明可包括一以一比與該矽（熔融或 固體)接觸之氣體壓力更高（增大）的壓力操作該氣體冷卻迴 路之製程或方法。該增大之壓力可提供更高之熱傳能力（氣 體之熱傳係數隨著壓力升高而增加）且可使任何氣體之外 泡係由該冷卻迴路朝外，以防止一氧化石夕污染氣體侵入或 進入該熱交換器迴路。一氧化矽會與石墨或碳組件反應形 成會污染該梦之一氧化碳及/或減少該等組件之操作壽 命。一氧化矽侵入亦會造成在熱傳組件之内表面上的沈 積，產生/減少熱傳效率之一邊界層塗層。以—對石夕環境 較高相對壓力操作致力避免這效率下降。 28 201012988 該壓力差可以是任何適當量’例如，至少大約2公分之 水柱絕對壓力、至少大_公分之水柱絕對壓力至» 約⑽公分之水祕對壓力等。該冷物狀㈣壓力可以 是任何適當壓力，例如’至少大約5公分之水柱絕對壓力、 至少大約_公分之水柱絕對壓力、至少大約公分之水 柱絕對壓力、至少大机咖公分之水柱絕對壓力、至少大 約5’000公分之水柱絕對壓力、至少大約1〇，_公分之水柱 絕對壓力等。 理想地，本發明之氣體再循環熱交換器可在許多禱造 循環時使用，例如在至少大約丨，_小時之操作時、在至少 大約5,000小時之操作時、在至少大約1〇 〇〇〇小時之操作時 等0 例子 依據本發明一實施例之氣體再循環熱交換器係使用計 算流體動力學模型化，使用氬作為該氣態熱傳流體且在攝 氏260度及大氣壓下具有—每小時⑶祕克之流量該熱 父換器使用具有於攝氏20度每米每絕對溫度117.7瓦、於攝 氏200度每米每絕對溫度51.G瓦、於攝氏5GG度每米每絕對 概度40·8瓦’且在這些點之間線性外插的熱導率模型化。 非多孔碳係使用一每米每絕對溫度丨〇4瓦之熱導率模型 化，該石墨之放射率為〇 8。所有外表面係模型化為絕熱 的但該被加熱頂面除外，其係以一40千瓦之熱通量模型 X…、父換器係以成為一三角形楔塊(全體之—塊）之1/8 對稱體模型化，賴型包括藉輻射熱傳送。 29 201012988 該模型化之結果係40千瓦電力傳送至氣體，且平均氣 體離開溫度為攝氏477並且靜壓力降為35.1毫巴。該模型顯 示來自中央入口源的氣體被該擋板與該穿孔板分配，該頂 熱表面具有一由大約百分之25面積之大約攝氏754度至在 該等角落與最外側處之大約攝氏718度的溫度梯度。在該穿 孔板下方接近該入口處大約百分之50面積具有大約攝氏 260度，該氣體之速度顯示超過百分之90之氣體以大約相同 壓力降通過該穿孔板。只有直接位在該入口下方之穿孔板 的部份顯示一大致雙倍量壓力降。該氣體具有一在該入口 集氣管中大約每秒22.9米之平均速度及一通過該穿孔板之 開孔之大約每秒76.2米之平均速度。 發明所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是在不 偏離本發明之範疇或精神情形下，可以對所揭露之結構與 方法進行各種修改與變化。特別地，任一實施例之說明可 以與其他實施例之說明自由地組合以產生兩或多種元件或 限制之多種組合及/或變化。由考慮在此揭露之本發明說明 書與實施，發明所屬技術領域中具有通常知識者可了解本 發明之其他實施例。該說明書與例子應僅被視為示範性 的，且本發明之真正範疇與精神係以下列申請專利範圍表 示。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示，依據一實施例，一鑄造裝置之側截面圖； 第2圖顯示，依據一實施例，一熱交換器之側截面圖； 第3圖顯示，依據一實施例，一熱交換器之仰視圖；及 201012988 第4圖顯示，依據一實施例，一穿孔板之俯視圖 【主要元件符號說明】 10...鑄造裝置 36...散熱體 12...第一熱交換器 38...循環裝置 14...第二熱交換器 40...熱交換器 16...第三熱交換器 42...熱表面 18...串接熱傳裝置 44···入口 20...坩堝 46...出口 . 22…底部 48...擋板 24.··動力裝置 50...入口集氣管 26...加熱器 52...出口集氣管 28...晶種層 54...穿孔板 - 30...進料 56...中央氣體入口 32...再循環系統 58...角落氣體出口 34...冷卻器 60...孔 參 31

Claims (1)

1. 201012988 七、申請專利範圍： 1. 一種適用於生產高純度矽之氣體循環熱交換器，該交換 器包含： 一用以與一坩堝熱接觸之熱表面； 一用以讓一氣體流至該熱交換器之入口； 一用以讓該氣體由該熱交換器流出之出口； 一將該入口與該出口分開及用以導引該氣體之至 少一部份至該熱表面上的擋板；及 一配置成可冷卻該氣體且使該氣體返回該熱交換 器之再循環系統。 2. 如申請專利範圍第1項之交換器，其中該熱交換器包含 石墨。 3. 如申請專利範圍第1項之交換器，其中該熱表面包含一 ‘ 大致平面外部，及一大致正方形形狀或一大致矩形形 狀。 4. 如申請專利範圍第1項之交換器，更包含一用以相對於 _ 該熱表面分配該氣體之穿孔板。 5. 如申請專利範圍第1項之交換器，更包含： 一入口集氣管，具有一大致三角形橫截面或一大致 錐形橫截面，且用以將該氣體以一受控制模式由該入口 傳送至該熱表面；及 一出口集氣管，用以由該熱表面以一受控制模式接 收該氣體且將該氣體輸送至該出口。 6. 如申請專利範圍第1項之交換器，其中： 32 201012988 該入口包含一中央氣體入口；及 該出口包含一或多個氣體出口。 7. 如申請專利範圍第1項之交換器，其中該再循環系統包 含一冷卻器及一循環裝置。 8. 如申請專利範圍第7項之交換器，其中該循環裝置具有 一可變流量。 9. 一種適用於生產高純度矽之鑄造裝置，該裝置包含： 參 參 一用以承裝一進料之坩堝； 一與該坩堝之至少一部份熱接觸的第一熱交換 器，該第一熱交換器包含一用以與該坩堝接觸之石墨熱 表面、一用以讓一氣態熱傳流體流至該熱交換器之入 口、一用以讓該氣態熱傳流體由該熱交換器流出之出 口、及一將該入口與該出口分開且用以導引該氣態熱傳 流體之至少一部份至該熱表面上的檔板； 一與一散熱體熱接觸且與該第一熱交換器流體性 地連通之第二熱交換器；及 一與該第一熱交換器及該第二熱交換器流體性地 連通，用以循環該氣態熱傳流體之動力裝置。 10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該第一熱交換器更 包含一用以相對該坩堝分配該氣體之穿孔板。 11. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中： 該第二熱交換器包含一殼與管設計；且 該散熱體包含冷卻水、鍋爐給水、或高溫熱傳流體。 12. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該動力裝置包含一 33 201012988 離心鼓風機、一再生鼓風機、或一真空泉。 13. 如申請專利範圍第9項之裝置，更包含一在該坩堝之一 底部上的晶種層，且與該第一熱交換器熱接觸之該坩堝 的該至少一部份包含該坩堝之底部。 14. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該第一熱交換器與 該第二熱交換器互相實體地隔開。 15. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該第二熱交換器包 含一將熱排出至不同介質以達成熱集中之熱交換器串 接。 16. —種冷卻一適用於生產高純度矽之材料的方法，該方法 包含： 將一第一熱交換器與一坩堝之至少一部份熱接觸； 利用一動力裝置使一氣態熱傳流體流經該第一熱 交換器，其中該流動氣體通過一入口集氣管以修整流動 特性且該流動氣體通過一出口集氣管以修整流動特性； 加熱在該第一熱交換器中之氣態熱傳流體，以藉將 熱傳導通過該坩堝之至少一部份及該第一熱交換器，冷 卻在該坩堝内之一材料； 使該氣態熱傳流體流至一第二熱交換器； 藉與一散熱體熱接觸而冷卻在該第二熱交換器中 之氣態熱傳流體；及 重複前述步驟以再循環該氣態熱傳流體。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中： 在該第一熱交換器之前之氣態熱傳流體的溫度小 201012988 於約攝氏300度；且 在該第二熱交換器之前之氣態熱傳流體的溫度係 至少約攝氏500度。 18. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該氣態熱傳流體包 含氬、氦、氮或其組合。 19. 如申請專利範圍第16項之方法，更包含以一穿孔板將該 氣態熱傳流體分配至該第一熱交換器之一熱表面上。 20 ·如申請專利範圍第16項之方法，其中使該氣態熱傳流體 流經該第一熱交換器包含： 使該氣態熱傳流體流經該第一熱交換器之一入口； 其中該入口集氣管具有一大致三角形橫截面或一 大致錐形橫截面； 使該氣態熱傳流體流至或通過一具有一大致平面 外部及一大致正方形形狀或一大致矩形形狀之熱表 面，其中一擋板將該入口集氣管與一出口集氣管分開； 其中該出口集氣管具有一大致正方形橫截面或一 大致矩形橫截面；及 使該氣態熱傳流體流經該第一熱交換器之一出口。 21.如申請專利範圍第16項之方法，其中加熱在該第一熱交 換器中之氣態熱傳流體包含移除用以固化一熔融進料 或冷卻一固體產品所需之熱。 35