一种多晶硅铸锭炉用隔热笼制造技术

本发明专利技术涉及一种多晶硅铸锭炉用隔热笼，该隔热笼包括钢壳体、保温层、发热体，保温层包括内外两层保温材料，内层为碳质保温材料，外层为石墨板，外层的石墨板将内层的碳质保温材料包裹，且保温层的底板、顶板与四个侧板之间紧密配合，该隔热笼具有保温效果好、节约电耗、炉内温度场分布均匀、碳质材料使用寿命长和不脱落等优点，可以显著改善晶体生长环境，有效提高铸锭质量，延长保温层使用寿命，有效降低铸锭过程辅料消耗成本，为铸锭炉生产高品质的多晶硅锭提供可靠的保障。

A heat insulation cage for polysilicon ingot furnace

The invention relates to a heat insulation cage for a polysilicon ingot furnace. The heat insulation cage includes a steel shell, a thermal insulation layer and a heating body. The insulation layer includes two layers of heat insulation material inside and outside, the inner layer is carbonaceous insulation material, the outer layer is a graphite plate, the graphite plate in the outer layer encapsulated carbon insulation material in the inner layer, and the floor, top plate and four of the insulation layer. The heat insulation cage has the advantages of good thermal insulation effect, saving electricity consumption, uniform distribution of temperature field in the furnace, long service life of carbonaceous material and not falling off. It can significantly improve the growth environment of the crystal, improve the quality of ingot casting, prolong the service life of the insulating layer, and effectively reduce the cost of the auxiliary material in the ingot casting process. It provides reliable guarantee for the production of high quality polysilicon ingot by ingot furnace.

【技术实现步骤摘要】
一种多晶硅铸锭炉用隔热笼
本专利技术涉及一种多晶硅铸锭炉用隔热笼，属于光伏行业及多晶硅材料提纯与制备

技术介绍
多晶硅铸锭广泛应用于多晶硅锭的生产，是一种成本较低、能够大规模生产的方法，在光伏行业得到了广泛的应用。在多晶硅铸锭过程中，先将多晶硅料加热至熔融状态，然后设置一定的定向凝固工艺参数进行硅料的可控凝固，获得高质量和电学性能优异的硅锭。该过程需要使硅料始终保持熔融状态，且隔热笼的热场分布可以显著影响硅锭质量，同时对生产电耗和生产成本也有较为显著的影响。目前，在工业生产过程中，为了保证隔热笼热场的分布均匀和降低电耗，普遍在隔热笼内部设置有保温层。保温层的材质一般是C/C复合材料或石墨碳毡，厚度约为8~10cm，一般是将多块、多层的C/C复合材料或石墨碳毡用碳质螺栓连接。这种方法可以在隔热笼内形成一个稳定的、相对较为均匀的温度梯度，使坩埚整体温度更为均匀，结晶的界面更为平坦，有利于杂质的分凝，促进均匀长晶，提高铸锭品质，电阻率均匀分布的多晶硅铸锭炉。在长时间高温下使用过程中，C/C复合材料或石墨碳毡制成保温层会存在以下问题：（1）由于C/C复合材料和石墨碳毡表面相对较为粗糙，C的活性相对较高，容易与铸锭炉内剩余的气体发生反应，生产CO气体进入硅熔体，增加硅锭中C的含量；（2）C也容易与炉内生成的SiO2气体进行反应，生成SiC，增加硅锭中SiC的含量，影响铸锭/晶体质量，导致硅锭在切割过程中易产生线痕，造成断线停机、硅块报废和硅片崩裂等损失；（3）铸锭过程中挥发出来的Si蒸气，会与C/C复合材料或石墨碳毡表面活性相对较高C发生反应，生产SiC沉积在C/C复合材料或石墨碳毡保温层表面。由于SiC在真空环境下会发生“炸裂”，因此，在C/C复合材料或石墨碳毡保温层表面形成若干细小的裂纹，会影响保温层的保温效果；（4）C/C复合材料或石墨碳毡保温层，在长时间的高温烘烤下工作，会出现“掉粉”现象，不仅影响保温层的使用寿命，更加影响硅锭的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多晶硅铸锭炉用隔热笼，该隔热笼的保温层包括内外两层保温材料，内层为碳质保温材料，外层为石墨板，外层的石墨板将内层的碳质保温材料包裹，且保温层的底板、顶板与四个侧板之间紧密配合，使用寿命长、不脱落，可以显著改善晶体生长环境，有效提高铸锭质量，延长保温层使用寿命。本多晶硅铸锭炉用隔热笼包括钢壳体、保温层、发热体；所述钢壳体的底部设有开口，保温层固定在钢壳体内部，结构同钢壳体，保温层由石墨板包裹碳质保温材料构成，石墨板之间紧密配合，隔热条的截面为长方形或正方形，环绕保温层的内侧壁安装在在保温层底部上，且位于保温层底部开口内；所述钢壳体顶部开有发热体安装孔、测温孔、进气孔，且发热体安装孔、测温孔、进气孔穿透保温层，在保温层的开孔处所露出的内部碳质保温材料用石墨材料进行封闭；所述发热体通过顶部的发热体安装孔穿过保温层固定安装在钢壳体的顶部和内侧面上。所述钢壳体的顶部安装升降装置。所述钢壳体上设置加强筋。所述保温层的总厚度为8~16cm，石墨板的厚度为1~3cm，内层碳质保温材料的总厚度为6~10cm。所述保温层的内层的碳质保温材料为单层结构或多层结构。所述保温层的石墨板之间的紧密配合方式为嵌入式。所述保温层的内层的碳质保温材料为软石墨碳毡、石墨纸包覆的硬石墨碳毡、C/C复合材料中的一种或两种以上材料组合。所述隔热条材质为软石墨碳毡、石墨纸包覆的硬石墨碳毡、C/C复合材料或石墨材料包裹内层碳质保温材料。本专利技术与现有技术相比，具有的优点及有益效果：1、本专利技术保温层为外层的石墨板将内层的碳质保温材料包裹，且保温层的底板、顶板与四个侧板之间紧密配合，不仅可以增加了隔热笼内的热场的保温能力，降低能耗，还可以改善热场纵向温度，从而更好的提升晶体质量。2、本专利技术在保温层内壁选择相对光滑的石墨材质，可以降低C的反应活性，减缓其与炉内CO、Si、SiO2等气体发生反应的程度，延长其使用寿命，有效减少“掉粉”现象，提高铸锭质量。附图说明图1为本专利技术隔热笼的主视图；图2为本专利技术保温层的侧板和底板之间的嵌入式连接方式的示意图；图3为本专利技术保温层的侧板和顶板之间的嵌入式连接方式的示意图；图4为本专利技术实施例2隔热笼的俯视图；图5为本专利技术实施例2升降装置的结构示意图；图中：1-钢壳体；2-石墨板；3-碳质保温材料；4-隔热条；5-加强筋；6-发热体安装孔；7-测温孔；8-进气孔；9-升降装置。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作作进一步说明，但本专利技术的保护范围不局限于所述内容。实施例1：如图1~3所示，本多晶硅铸锭炉用隔热笼，包括钢壳体1、保温层、发热体；所述钢壳体1的底部设有开口，保温层固定在钢壳体1内部，结构同钢壳体1，保温层由石墨板2包裹碳质保温材料3构成，石墨板2之间紧密配合，隔热条4的截面为长方形或正方形，环绕保温层的内侧壁安装在在保温层底部上，且位于保温层底部开口内，保温层的内层碳质保温材料为软石墨碳毡，保温层的总厚度为8cm，石墨板2的厚度为1cm，内层软石墨碳毡的厚度为6cm，隔热条4材质为软石墨碳毡；所述钢壳体1顶部开有发热体安装孔6、测温孔7、进气孔8，且发热体安装孔6、测温孔7、进气孔8穿透保温层，在保温层的开孔处所露出的内部软石墨碳毡用石墨用石墨材料进行封闭，且保温层的底板、顶板与四个侧板之间采用嵌入式配合，所述发热体通过发热体安装孔6穿过保温层固定安装在钢壳体1的顶部和内侧面上；图1显示了本实施例隔热笼的主视图，图2为保温层的侧板和底板之间的嵌入式连接方式的示意图，图3为保温层的侧板和顶板之间的嵌入式连接方式的示意图，嵌入式的连接方式更加封闭，增加了隔热笼内的热场的保温能力，降低能耗。实施例2：本多晶硅铸锭炉用隔热笼结构同实施例1，不同之处在于，钢壳体1上设置加强筋5和升降装置9，如图4~5所示，本实施例保温层内层碳质保温材料为6层C/C复合材料组合，隔热块的内层材料为C/C复合材料，外层由石墨板包裹，且石墨板厚度为2cm，每一层C/C复合材料的厚度为1cm，内层总厚度为6cm，保温层的总厚度为10cm。实施例3：本多晶硅铸锭炉用隔热笼，本多晶硅铸锭炉用隔热笼结构同实施例1，不同之处在于保温层内层的碳质保温材料为软石墨碳毡和C/C复合材料的复合材料，且每一层复合材料的厚度为1cm，共10层，内层总厚度为10cm，石墨板的厚度为3cm，则保温层的总厚度为16cm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅铸锭炉用隔热笼，其特征在于，包括钢壳体（1）、保温层、发热体；所述钢壳体（1）的底部设有开口，保温层固定在钢壳体（1）内部，结构同钢壳体（1），保温层由石墨板（2）包裹碳质保温材料（3）构成，石墨板（2）之间紧密配合，隔热条（4）的截面为长方形或正方形，环绕保温层的内侧壁安装在在保温层底部上，且位于保温层底部开口内；所述钢壳体（1）顶部开有发热体安装孔（6）、测温孔（7）、进气孔（8），且发热体安装孔（6）、测温孔（7）、进气孔（8）穿透保温层，在保温层的开孔处所露出的内部碳质保温材料用石墨材料进行封闭；所述发热体通过顶部的发热体安装孔（6）穿过保温层固定安装在钢壳体（1）的顶部和内侧面上。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅铸锭炉用隔热笼，其特征在于，包括钢壳体（1）、保温层、发热体；所述钢壳体（1）的底部设有开口，保温层固定在钢壳体（1）内部，结构同钢壳体（1），保温层由石墨板（2）包裹碳质保温材料（3）构成，石墨板（2）之间紧密配合，隔热条（4）的截面为长方形或正方形，环绕保温层的内侧壁安装在在保温层底部上，且位于保温层底部开口内；所述钢壳体（1）顶部开有发热体安装孔（6）、测温孔（7）、进气孔（8），且发热体安装孔（6）、测温孔（7）、进气孔（8）穿透保温层，在保温层的开孔处所露出的内部碳质保温材料用石墨材料进行封闭；所述发热体通过顶部的发热体安装孔（6）穿过保温层固定安装在钢壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏奎先，邓小聪，马文会，王杰，李绍元，谢克强，伍继君，雷云，于洁，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53