一种水平提拉硅带成型设备的入料装置及其入料方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及水平提拉硅带成型设备技术领域，具体涉及一种水平提拉硅带成型设备的入料装置及其入料方法。本发明专利技术的用于水平提拉硅带成型设备的入料装置能够根据入料要求，通过质量传感器、闭合开关、传送带速度以及运动状态的控制将定量的硅料送入炉内坩埚，并通过气体置换的方法防止空气进入炉内，由此满足硅料的连续无污染的熔化要求。

A Feeding Device for Horizontal Lifting Silicon Belt Forming Equipment and Its Feeding Method

The invention relates to the technical field of horizontal lifting silicon belt forming equipment, in particular to a feeding device of horizontal lifting silicon belt forming equipment and its feeding method. The feeding device for the horizontal lifting silicon belt forming equipment can feed the quantitative silicon material into the furnace crucible through the control of mass sensor, closing switch, conveyor belt speed and movement state according to the feeding requirements, and prevent air from entering the furnace by gas replacement, thus meeting the continuous and pollution-free melting requirements of silicon material.

【技术实现步骤摘要】
一种水平提拉硅带成型设备的入料装置及其入料方法
本专利技术涉及水平提拉硅带成型设备
，具体涉及一种水平提拉硅带成型设备的入料装置及其入料方法。
技术介绍
硅片是晶硅太阳能电池的重要组成部件。在传统的硅片的制造过程中，都是现将硅料融化成锭状，比如直拉(Czochralski)单晶硅锭或定向凝固多晶硅锭，然后采用线切割的工艺将硅锭切割成片状。线切割硅锭的过程，由于切割线有一定的直径，会造成至少50％硅料的浪费，并且对硅片的表面有一定磨损。硅带工艺的发展，有效避免了传统硅片制造线切割过程造成的硅料的浪费，硅带的工艺按照提拉方式可以分为竖直提拉和水平提拉。竖直提拉方法主要有线带技术(StringRibbon)【1】HanokaJI.Anoverviewofsiliconribbongrowthtechnology[J].Solarenergymaterialsandsolarcells,2001,65(1):231-237.定边喂膜带硅技术(EFG)【2】CiszekTF.Edge-defined,film-fedgrowth(EFG)ofsiliconribbons[J].MaterialsResearchBulletin,1972,7(8):731-737.【3】CiszekTF.Meltgrowthofcrystallinesilicontubesbyacapillaryactionshapingtechnique[J].physicastatussolidi(a),1975,32(2):521-527.等。水平提拉硅带成型(HRG)的方法相对与垂直提拉硅带的方法有两个优势，第一直接从融体表面将硅带拉出，不与坩埚直接接触，杂质含量低，有望提拉出单晶硅片；第二提拉方向与换热方向垂直，可以获得更高的生长速率。但水平提拉硅带成型(HRG)过程很难控制，以及硅料的连续生长问题难以得到解决，采用水平提拉硅带成型(HRG)生长的硅片目前还没能商用化。有鉴于此，需要提供一种连续定量并且无空气带入炉内用于水平提拉硅带成型设备的一种入料装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够连续输送硅料并且防止空气进入炉内的用于水平提拉硅带成型用连续加料装置。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种水平提拉硅带成型设备的入料装置，入料装置包括进料漏斗；进料漏斗底部包括吸合开关以及挡板；进料料漏斗下方设有传动装置，传动装置包括传送带、主动轮、从动轮、联轴器以及电机；传送带下方有一个质量传感器，质量传感器用于计算和测量单位时间内通过质量传感器的待融硅料的重量；传送带将硅料送入入料管，入料管从上至下由第一入料管、第二入料管和第三入料管三段组成，第一入料管与第二入料管之间用第一球阀连接，第二入料管与第三入料管之间用第二球阀连接；第一入料管位于传送带出口下方；第二入料管上开有两个气体管道，一个进气气体管道，一个出气气体管道，进气气体管道上安装第三球阀和气体流量计，出气气体管道上安装第四球阀；第三入料管伸入水平提拉炉内部，位于坩埚上部。该水平提拉硅带成型设备的入料装置通过质量传感器的设置，严格控制皮带传输速率，将需要融化的硅料定量运输到第一入料管，等硅料进入第二入料管后，关闭第一球阀，此时第二球阀也是关闭状态，对第二入料管通入惰性气体，将管内的空气排除，起到气体置换作用，防止空气进入炉内与硅反应，等空气排除干净，将第二球阀打开，硅料直接通过第三入料管流入坩埚内。所述电机通过联轴器与主动轮连接；传送带两端分别安装在主动轮和从动轮上。优选地，当质量控制器达到设定值时，所述的质量传感器会发出信号给控制器，所述控制器会根据信号闭合所述吸合开关。优选地，所述传送带的运动状态受所述质量传感器以及所述吸合开关的信号控制，当所述吸合开关处于闭合状态时，所述传送带以一定速度v运动，当所述吸合开关处于打开状态时，所述传送带停止运动，所述传送带的运动时间t1的计算公式为：其中r1、r2分别为所述主动轮和所述从动轮的半径，l为所述传送带的水平长度，v为所述传送带的速度。所述传送带的静止时间t2根据入料时间周期而定，一般为1～5min。优选地，所述第一入料管顶端位于所述传送带出口正下方，所述第一入料管下端与第一球阀上端相连，所述第一球阀下端与所述第二入料管相连，所述第二入料管下端与第二球阀上端相连，所述第二球阀下端与第三入料管上端相连，所述第三入料管下端位于水平提拉炉内部，位于所述坩埚之上5-20mm距离处。优选地，所述入料管为耐1450℃高温的材料，所述材料不与硅发生反应即可；例如刚玉材料。优选地，所述第二入料管设有进气气体管道和出气气体管道，所述进气气体管道与第三球阀和气体流量计连接，所述出气气体管道与第四球阀连接。优选地，所述入料管的一端或两端通过螺纹与球阀匹配安装。此外，本专利技术还提供一种用于水平提拉硅带成型设备的入料装置的入料方法包括：a、提供待融硅料；b、每次定量将硅料送入炉中坩埚，通过质量传感器和控制器控制的吸合开关以及控制器控制的传送带的速度来实现；所述步骤b包括，使用质量传感器称量每次进料的质量；根据所述质量传感器称量的质量是否达到预设值，控制器根据所述质量传感器的信号来控制所述吸合开关的状态以及控制所述传送带的运动状态：当进料质量没达到预设值时，所述吸合开关一直保持打开状态，所述传送带处于静止状态，硅料从所述进料漏斗落入所述传送带上；当所述传送带上硅料达到所述质量传感器的预设值时，所述吸合开关闭合，传送带开始运动，将硅料输送到所述入料管中。c.所述入料管内气体置换步骤包括：硅料进入所述第一入料管后，打开所述第一入进料管下方的第一球阀，将硅料放至所述第二入料管中，此时所述两个球阀都是关闭状态；打开所述第二入料管上部进气气体管道的第三球阀，调节所述气体流量计，通入气体，所述气体为不与硅反应的惰性气体或是氢气；打开所述第二入料管下方位置的出气气体管道上的第四球阀，1min后，关闭所述进气气体管道的第三球阀，将气体流量计数值调到最小；关闭所述出气气体管道上的第四球阀。气体置换完毕后，打开所述第二入料管下端的第二球阀，硅料进入炉壳内的坩埚内。通过上述技术方案，本专利技术的用于水平提拉硅带成型设备的入料装置及其入料方法能够根据入料要求，通过质量传感器、闭合开关、传送带速度以及运动状态的控制将定量的硅料送入炉内坩埚，并通过气体置换的方法防止空气进入炉内，由此满足硅料的连续无污染的融化要求。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。图1是根据本专利技术的具体实施方式的用于水平硅带成型设备的入料装置示意图。图2是图1中的入料装置的质量传感器放大视图。图3是图1中的入料装置的漏斗内部的吸合开关及挡板放大视图。附图标记说明1、炉壳，2、坩埚，3、第二球阀，4、出气气体管道，5、进气气体管道，6、第一球阀，7、第三入料管，8、第二入料管，9、第一入料管，10、传送带，11、从动轮，12、主动轮，13、电机，14、进料漏斗，15、质量传感器，16、挡板，17、吸合开关，18、联轴器，20、第三球阀，21、第四球阀，22、气体流量计。具体实施方式下面结合附图和实施例来说明本专利技术的具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平提拉硅带成型设备的入料装置，其特征在于，所述入料装置包括进料漏斗；进料漏斗底部包括吸合开关以及挡板；进料料漏斗下方设有传动装置，传动装置包括传送带、主动轮、从动轮、联轴器以及电机；传送带下方有一个质量传感器，质量传感器用于计算和测量单位时间内通过质量传感器的待融硅料的重量；传送带将硅料送入入料管，入料管从上至下由第一入料管、第二入料管和第三入料管三段组成，第一入料管与第二入料管之间用第一球阀连接，第二入料管与第三入料管之间用第二球阀连接；第一入料管位于传送带出口下方；第二入料管上开有两个气体管道，一个进气气体管道，一个出气气体管道，进气气体管道上安装第三球阀和气体流量计，出气气体管道上安装第四球阀；第三入料管伸入水平提拉炉内部，位于坩埚上部；该水平提拉硅带成型设备的入料装置通过质量传感器的设置，严格控制传送带传输速率，将需要融化的硅料定量运输到第一入料管，等硅料进入第二入料管后，关闭第一球阀，此时第二球阀也是关闭状态，对第二入料管通入惰性气体，将管内的空气排除，起到气体置换作用，防止空气进入炉内与硅反应，等空气排除干净，将第二球阀打开，硅料直接通过第三入料管流入坩埚内。

【技术特征摘要】
1.一种水平提拉硅带成型设备的入料装置，其特征在于，所述入料装置包括进料漏斗；进料漏斗底部包括吸合开关以及挡板；进料料漏斗下方设有传动装置，传动装置包括传送带、主动轮、从动轮、联轴器以及电机；传送带下方有一个质量传感器，质量传感器用于计算和测量单位时间内通过质量传感器的待融硅料的重量；传送带将硅料送入入料管，入料管从上至下由第一入料管、第二入料管和第三入料管三段组成，第一入料管与第二入料管之间用第一球阀连接，第二入料管与第三入料管之间用第二球阀连接；第一入料管位于传送带出口下方；第二入料管上开有两个气体管道，一个进气气体管道，一个出气气体管道，进气气体管道上安装第三球阀和气体流量计，出气气体管道上安装第四球阀；第三入料管伸入水平提拉炉内部，位于坩埚上部；该水平提拉硅带成型设备的入料装置通过质量传感器的设置，严格控制传送带传输速率，将需要融化的硅料定量运输到第一入料管，等硅料进入第二入料管后，关闭第一球阀，此时第二球阀也是关闭状态，对第二入料管通入惰性气体，将管内的空气排除，起到气体置换作用，防止空气进入炉内与硅反应，等空气排除干净，将第二球阀打开，硅料直接通过第三入料管流入坩埚内。2.如权利要求1所述的一种水平提拉硅带成型设备的入料装置，其特征在于，所述电机通过联轴器与主动轮连接；传送带两端分别安装在主动轮和从动轮上。3.如权利要求1所述的一种水平提拉硅带成型设备的入料装置，其特征在于，所述传送带的运动状态受所述质量传感器以及所述吸合开关的信号控制，当所述吸合开关处于闭合状态时，所述传送带以一定速度v运动，当所述吸合开关处于打开状态时，所述传送带停止运动，所述传送带的运动时间t1的计算公式为：其中r1、r2分别为所述主动轮和所述从动轮的半径，l为所述传送带的水平长度，v为所述传送带的速度；所述传送带的静止时间t2根据入料时间周期而定，为1～5min。4.如权利要求1所述的一种水平提拉硅带成型设备的入料装置，其特征在于，所述第一入料管顶端位于所述传送带出口正下...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建宁，孙涛，袁宁一，程广贵，朱科钤，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32