多晶硅铸锭炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种能够实现节能减排的多晶硅铸锭炉。该多晶硅铸锭炉通过在进气管上设置流量控制阀，可以随着硅锭的不断生长，在保证硅锭不被氧化的前提下，通过调节流量控制阀，逐渐减小氩气的供应量，从而节约氩气，同时，氩气的供应量减小还避免了氩气进入炉体后再从抽气孔中排出的过程中带走大量的热量，可以大大降低加热器的能耗，实现节能减排，有利于节能环保，所述流量控制阀上连接有控制开关，所述控制开关上连接有计时器，通过预先设定计时器的时间，当计时器到达设定的时间，控制开关工作，进而对流量控制阀进行调节，整个过程无需工人进行现场监控，大大降低了工人的劳动强度。适合在多晶硅生产设备领域推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及多晶硅生产设备领域，尤其是一种多晶硅铸锭炉。
技术介绍
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，现有的多晶硅铸锭炉包括炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩放置在下托保温板上，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有能够使保温罩上下移动的升降杆，所述保温隔热笼内设置有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨底板放置在热交换平台上，坩埚放置在石墨底板上，坩埚护板设置在坩埚外侧，侧部加热器设置在坩埚护板的外侧，石墨盖板设置在坩埚上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方，所述热交换平台通过石墨立柱固定在炉体底部，坩埚护板的上端设置有尾气排放孔，还包括进气管，所述进气管依次穿过炉体、保温罩、顶部加热器、石墨盖板后伸入坩埚内。目前的铸锭工艺，首先是经过喷涂-装料工序后，再进入铸锭工序。喷涂：硅料高温熔化后会与坩埚发生反应，引入杂质，并且造成粘锅，影响硅锭的质量，所以需要在坩埚与硅料之间喷涂一层氮化硅溶液，利用氮化硅可以有效的隔离硅料与坩埚，氮化硅溶液喷涂完成以后，再进行高温烘干，将氮化硅溶液中的水分蒸发，就可以使坩埚内壁附着一层氮化硅涂层。装料：坩埚烘干以后，将散碎的硅料，按顺序、要求及重量将硅料装入坩埚中。装完料的坩埚就可以进行下一步的铸锭工艺，首先将装好料的坩埚装入铸锭炉的炉体内，按要求装好后，将铸锭炉合盖，合盖以后的铸锭炉，就形成一个密封的腔室，将装好硅料的
坩埚密封在铸锭炉内部，开始运行铸锭工艺，整个铸锭工艺分6个过程，抽真空-加热-熔化-长晶-退火-冷却。S11、抽真空：将炉体内的空气从抽气孔抽走，防止升温的过程中空气中的氧气与硅料发生氧化反应，影响硅锭质量。抽真空是利用真空泵将炉体内的空气抽出，直到达到设备开启要求。S12、加热：抽真空完成以后，进入加热阶段，加热是为了使硅料快速升温到接近熔化温度，此时炉腔内的环境为真空环境，可以有利于将附着在硅料表面的水蒸气，通过抽真空的方法抽出，并且快速升温。S13、熔化：熔化过程中，需要在密封的腔室内填充氩气，避免附着在坩埚内壁的氮化硅涂层发生分解反应，氩气是通过进气管充入炉体内。熔化开始后，炉体内开始充气，按工艺程序充气到规定压力后，开始动态保持。S14、长晶：熔化完成的硅料，开始进行长晶，长晶的过程是将炉体内部的保温罩向上升，液态硅从底部开始散热，底部的液态硅变成固态硅，并伴随着保温罩的上升及热量的散失，缓慢向上凝固，直至整个硅锭凝固完成。S15、退火：由于长晶过程在底部开始，并伴随保温罩升起，直至顶部，这样顶底之间因为散热的原因，就会存在一定的温度差，产生内应力。退火的作用就是在保证恒温环境下，消除温度差，从而消除内应力。S16、冷却：在炉腔内，硅锭快速冷却到出炉温度。所述的多晶硅铸锭炉，包括具有夹层空间的炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩放置在下托保温板上，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有能够使保温罩上下移动的升降杆，所述保温隔热笼内设置有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨底板放置在热交换平台上，坩埚放置在石墨底板上，坩埚护板设置在坩埚外侧，侧部加热器设置在坩埚护板的外侧，石墨盖板设置在坩埚上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方，所述热交换平台通过石墨立柱固定在炉体底部，坩埚护板的上端设置有尾气排放孔，还包括进气管，所述进气管的一端与氩气源相连，另一端依次穿过炉体、保温罩、顶部加热器、石墨盖板后伸入坩埚内，在多晶硅铸锭炉内通入氩气是为了避免硅锭在生长过程中被氧化，由于现有的多晶硅铸锭的进气管上没有任何可以调节氩气流量的装置，也就是说在整个硅锭生长过程中，氩气的通气量是稳定不变的，通常为了防止硅锭在生长过程中被氧化，氩气的进气量一般都
较大，但是，在实际情况中发现，随着硅锭的不断生长，尤其是到后期，只需较少的氩气即可，如果继续通入过多的氩气，不但造成氩气的浪费，同时氩气进入炉体后再从抽气孔中排出的过程中会带走大量的热量，不利于节能环保。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种能够实现节能减排的多晶硅铸锭炉。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该多晶硅铸锭炉，包括具有夹层空间的炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩放置在下托保温板上，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有能够使保温罩上下移动的升降杆，所述保温隔热笼内设置有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨底板放置在热交换平台上，坩埚放置在石墨底板上，坩埚护板设置在坩埚外侧，侧部加热器设置在坩埚护板的外侧，石墨盖板设置在坩埚上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方，所述热交换平台通过石墨立柱固定在炉体底部，坩埚护板的上端设置有尾气排放孔，还包括进气管，所述进气管的一端与氩气源相连，另一端依次穿过炉体、保温罩、顶部加热器、石墨盖板后伸入坩埚内，所述进气管上设置有流量控制阀，所述流量控制阀上连接有控制开关，所述控制开关上连接有计时器。进一步的是，所述进气管上设置有气体预热装置，所述气体预热装置包括密闭的空腔，所述空腔内设置有换热管，所述换热管的两端分别延伸至空腔外并与进气管连通，所述氩气源内的氩气依次沿进气管、换热管、进气管流入坩埚内，所述换热管与空腔的连接处密封，所述空腔上连接有引气管与排气管，所述引气管的一端与炉体上设置的抽气孔连通，引气管的另一端与空腔内部连通，所述引气管上设置有抽气泵，所述排气管与空腔内部连通。进一步的是，所述换热管为金属盘管。进一步的是，所述换热管采用铜管制作而成。进一步的是，所述石墨盖板上设置有多个通孔。进一步的是，所述多个通孔均布设置。进一步的是，所述炉体底部安装有溢流毯，所述溢流毯为四层结构，从上到下依次为针织陶瓷纤维毯层、针织陶瓷纤维毯层、陶瓷纤维毯层、碳毡层，所述针织陶瓷纤维毯层的厚度为10mm、针织陶瓷纤维毯层的厚度为10mm、陶瓷纤维毯层的厚度为25mm、碳毡层的厚度为10mm。进一步的是，所述溢流毯的上表面安装有溢流丝。进一步的是，所述下托保温板上设置有多个溢流孔。进一步的是，所述坩埚与坩埚护板之间设置有碳毡。本技术的有益效果是：该多晶硅铸锭炉通过在进气管上设置流量控制阀，可以随着硅锭的不断生长，在保证硅锭不被氧化的前提下，通过调节流量控制阀，逐渐减小氩气的供应量，从而节约氩气，同时，氩气的供应量减小还避免了氩气进入炉体后再从抽气孔中排出的过程中带走大量的热量，可以大大降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
多晶硅铸锭炉，包括具有夹层空间的炉体(1)，炉体(1)上设置有抽气孔(2)，所述炉体(1)内设置有下托保温板(3)与保温罩(4)，保温罩(4)放置在下托保温板(3)上，保温罩(4)与下托保温板(3)共同构成保温隔热笼，所述保温罩(4)上连接有能够使保温罩(4)上下移动的升降杆(5)，所述保温隔热笼内设置有坩埚(6)、坩埚护板(7)、石墨底板(8)、石墨盖板(9)、侧部加热器(10)、顶部加热器(11)、热交换平台(12)，所述石墨底板(8)放置在热交换平台(12)上，坩埚(6)放置在石墨底板(8)上，坩埚护板(7)设置在坩埚(6)外侧，侧部加热器(10)设置在坩埚护板(7)的外侧，石墨盖板(9)设置在坩埚(6)上方，顶部加热器(11)设置在石墨盖板(9)上方，所述热交换平台(12)通过石墨立柱(22)固定在炉体(1)底部，坩埚护板(7)的上端设置有尾气排放孔(13)，还包括进气管(14)，所述进气管(14)的一端与氩气源(15)相连，另一端依次穿过炉体(1)、保温罩(4)、顶部加热器(11)、石墨盖板(9)后伸入坩埚(6)内，其特征在于：所述进气管(14)上设置有流量控制阀(19)，所述流量控制阀(19)上连接有控制开关(23)，所述控制开关(23)上连接有计时器(24)。...

【技术特征摘要】
1.多晶硅铸锭炉，包括具有夹层空间的炉体(1)，炉体(1)上设置有抽气孔(2)，所述炉体(1)内设置有下托保温板(3)与保温罩(4)，保温罩(4)放置在下托保温板(3)上，保温罩(4)与下托保温板(3)共同构成保温隔热笼，所述保温罩(4)上连接有能够使保温罩(4)上下移动的升降杆(5)，所述保温隔热笼内设置有坩埚(6)、坩埚护板(7)、石墨底板(8)、石墨盖板(9)、侧部加热器(10)、顶部加热器(11)、热交换平台(12)，所述石墨底板(8)放置在热交换平台(12)上，坩埚(6)放置在石墨底板(8)上，坩埚护板(7)设置在坩埚(6)外侧，侧部加热器(10)设置在坩埚护板(7)的外侧，石墨盖板(9)设置在坩埚(6)上方，顶部加热器(11)设置在石墨盖板(9)上方，所述热交换平台(12)通过石墨立柱(22)固定在炉体(1)底部，坩埚护板(7)的上端设置有尾气排放孔(13)，还包括进气管(14)，所述进气管(14)的一端与氩气源(15)相连，另一端依次穿过炉体(1)、保温罩(4)、顶部加热器(11)、石墨盖板(9)后伸入坩埚(6)内，其特征在于：所述进气管(14)上设置有流量控制阀(19)，所述流量控制阀(19)上连接有控制开关(23)，所述控制开关(23)上连接有计时器(24)。2.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述进气管(14)上设置有气体预热装置(16)，所述气体预热装置(16)包括密闭的空腔(161)，所述空腔(161)内设置有换热管(162)，所述换热管(162)的两端分别延伸至空腔(161)外并与进气管(14)连通，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈五奎，刘强，冯加保，徐文州，樊茂德，
申请(专利权)人：乐山新天源太阳能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51