一种底部散热的感应熔炼多晶硅铸锭炉制造技术

本实用新型专利技术属于提纯多晶硅领域。一种底部散热的感应熔炼多晶硅铸锭炉，感应线圈的内部装有保温套筒，保温套筒的上面活动安装保温套盖，保温套盖通过保温盖连杆连接到炉盖上，保温套筒的里面套装石墨套筒，保温套筒和石墨套筒均固定在支架上，石墨套筒的上面安装料斗支架，料斗支架的上面安装石墨料斗，石墨料斗的开口处石墨盘由石墨杆连接到顶部螺杆，顶部螺杆由顶部变速箱、伺服电机共同控制升降，水冷铜托盘通过底座支架连接在炉底盖上，石墨支架直接支撑在水冷铜托盘上，石墨托盘支撑在石墨支架上，石墨托盘上面是石墨坩埚，石墨坩埚里面套装石英坩埚。本实用新型专利技术使用二级散热改善感应熔炼中的热场分布，增加了能量的利用率，降低了成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于用物理冶金技术提纯多晶硅的
，特别涉及一种感应加热多晶硅铸锭炉。
技术介绍
高纯多晶硅是制备太阳能电池的主要原料。目前多晶硅感应熔炼炉是冶金法提纯多晶硅的重要设备，该设备可以使多晶硅原料从块状或粉状熔化冷却后形成铸锭，铸锭经过切方和切片就可以制作太阳能电池片。在工业生产中，由于硅粉的粒度小，其孔隙率较大。将硅粉装满坩埚，经熔炼后凝固的铸锭的体积只能占坩埚体积的50%~60%，熔炼所需的石英坩埚是工业生产中的消耗品，如此低出成率消耗，将导致坩埚的利用率低，成本高。为了提高坩埚的利用率，增加硅锭高度，在坩埚的上方设置一个加料的装置。当温度升高后，石英坩埚内的硅粉熔化，料斗内的硅粉落入坩埚内继续熔化。料斗的装入会增加初始硅粉的质量，抵消因孔隙率过大造成的质量损失。在实际应用的过程中，发现在料斗内的硅料在熔化的过程中会形成结壳。而且由于料斗的设计，铸锭顶部缺少了发热体。顶部热源的缺失就不能保证正常的温度梯度，会导致多晶硅铸锭的凝固顺序不能一直是由下而上的顺序，这样会使形成的多晶硅铸锭的晶粒杂乱，杂质不在最顶端富集，降低产品的出成率。以前的定向凝固炉的设计中，都是设计使用一层隔热板，铸锭的散热能力不可控制，温度梯度是根据调节发热体的功率来完成的，这样会导致一些能量的耗散，生产成本上升。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述不足问题，提供一种底部散热的感应熔炼多晶硅铸锭炉，增加坩埚容量的同时，防止硅料结壳，定向凝固控制精度高。本技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种底部散热的感应熔炼多晶硅铸锭炉，感应线圈的内部装有保温套筒，保温套筒的上面活动安装保温套盖，保温套盖通过保温盖连杆连接到炉盖上，保温套筒的里面套装石墨套筒，保温套筒和石墨套筒均固定在支架上，石墨套筒的上面安装料斗支架，料斗支架的上面安装石墨料斗，料斗支架和石墨料斗共同围成一个加料的空间，石墨料斗的开口处是石墨盘，石墨盘由石墨杆连接到顶部螺杆，顶部螺杆由顶部变速箱、伺服电机共同控制升降，炉底部分的水冷铜托盘通过底座支架连接在炉底盖上，石墨支架直接支撑在水冷铜托盘上，石墨托盘支撑在石墨支架上，石墨托盘上面是石墨坩埚，石墨坩埚里面套装石英坩埚。所述水冷铜托盘与石墨托盘之间有保温层，保温层采用三层碳毡，分别是下散热挡板、上散热挡板、碳毡圈，可移动的下散热挡板和上散热挡板分别连接动力系统。所述动力系统由螺杆、变速器、伺服电机和连接件构成。所述水冷盘入水口、水冷盘出水口是水冷铜托盘冷却水口。-->本技术利用感应熔炼的原理，使石英坩埚内的硅粉熔化，保温后撤掉底部的隔热板，逐渐冷却，形成多晶硅铸锭。为了能提高石英坩埚的利用率，设计在坩埚上部添加石墨料斗，增加坩埚的容量。为了防止硅料在料斗内结壳，设计了一种石墨盘捣料装置，不仅可以解决料斗内硅料结壳的问题，还可以做为热源，改善热场，具体是利用石墨盘的移动将硅料推到坩埚内部，解决实际生产中遇到的问题。石墨盘会在凝固的最后阶段为铸锭的顶端加热，保证硅锭的定向生长。感应熔炼完成后，硅锭的体积占坩埚总体积的80%，大幅提高了坩埚的使用效率，降低了生产成本，增加了产出。本技术对底部散热的装置进行了改进，设计使用二级散热改善感应熔炼中的热场分布，增加了能量的利用率，降低了成本。附图说明图1是本技术结构示意图。图2是本技术俯视图。图中：1.顶部螺杆，2.顶部变速箱，3.伺服电机，4.石墨杆，5.保温盖连杆，6.炉盖，7.保温套盖，8.石墨盘，9.保温套筒，10.石墨料斗，11.料斗支架，12.感应线圈，13.石墨坩埚壁，14.石英坩埚，15.炉体，16.石墨坩埚底，17.支架，18.石墨托盘，19.石墨支架，20.下保温毡套筒，21.炉底盖，22.水冷铜托盘，23.底座支架，24.水冷盘入水口，25.水冷盘出水口，26.下散热挡板，27.上散热挡板，28.碳毡圈，29.石墨套筒，30.进气阀，31.机械泵，32.罗茨泵，33.螺杆，34.变速器，35.伺服电机，36.连接件。具体实施方式下面结合附图详细说明本技术，但本技术并不局限于具体实施例。实施例一种底部散热的感应熔炼多晶硅铸锭炉，炉体上带有进气阀30，感应线圈12是水冷冷却的低压高电流高频感应线圈，通过导线连到炉体15外壁，感应线圈12的内部安装保温套筒9用来保温和隔热，保温套筒9的上面安装保温套盖7，保温套盖7通过保温盖连杆5连接到炉盖6上，保温套筒9的里面安装石墨套筒29，石墨套筒29是感应加热的发热体，保温套筒9和石墨套筒29共同固定在支架17上，石墨套筒29的上面安装料斗支架11，料斗支架11的上面安装石墨料斗10，料斗支架11和石墨料斗10共同围成一个加料的空间，石墨料斗10的开口处安装石墨盘8，石墨盘8由石墨杆4连接到顶部螺杆1，顶部螺杆1由顶部变速箱2、伺服电机3共同控制升降，炉体15底部水冷铜托盘22是通过底座支架23连接在炉底盖21上，水冷盘入水口24、水冷盘出水口25是水冷铜托盘22冷却水口。石墨支架19直接支撑在水冷铜托盘22上，石墨支架外套装有下保温毡套筒20，石墨支架19上面支撑安装石墨托盘18，石墨托盘18上面安装石墨坩埚，石墨坩埚底16和石墨坩埚壁13里面套装石英坩埚14，水冷铜托盘22与石墨托盘18之间有三层保温层碳毡，分别是下散热挡板26、上散热挡板27和碳毡圈28，其中可移动的下散热挡板26和上散热挡板27分别连接一套动力系统，动力系统由螺杆33、变速器34、伺服电机35和连接件36构成。生产时，首先将石墨支架19置于22水冷铜托盘上，再依次将石墨托盘18、石墨坩埚底16、石英坩埚14、石墨坩埚壁13安装到石墨盘8上。将硅粉倾倒入石英坩埚14内，待-->硅粉装满以后，将炉底盖21升高，石英坩埚14进入感应线圈12内。再将硅粉加入到石墨料斗10内，加满后将炉盖6盖上，完成装置的组装。开动抽真空装置机械泵31和罗茨泵32，将炉体的真空降到10-2Pa，充入氩气，至0.5大气压，感应线圈12通电将硅粉融化，在熔粉的过程中，使3伺服电机转动，带动顶部螺杆1、石墨杆4和石墨盘8向下运动，将石墨料斗10内的硅粉推进坩埚里熔化，然后石墨盘8升到最高处。将全部熔化的硅液升温到1500℃，保温一段时间，开始降温。当温度降到接近熔点时，将下散热挡板26打开，加大散热量，铸锭从底部开始凝固。当硅液有一半冷却后，石墨盘8下降到硅液上面，提供热量；将上散热挡板27打开加大散热量。随着温度的降低，最终硅液冷凝形成完整硅锭。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种底部散热的感应熔炼多晶硅铸锭炉，其特征是：感应线圈（１２）的内部装有保温套筒（９），保温套筒（９）的上面活动安装保温套盖（７），保温套盖（７）通过保温盖连杆（５）连接到炉盖（６）上，保温套筒（９）的里面套装石墨套筒（２９），保温套筒（９）和石墨套筒（２９）均固定在支架（１７）上，石墨套筒（２９）的上面安装料斗支架（１１），料斗支架（１１）的上面安装石墨料斗（１０），料斗支架（１１）和石墨料斗（１０）共同围成一个加料的空间，石墨料斗（１０）的开口处是石墨盘（８），石墨盘（８）由石墨杆（４）连接到顶部螺杆（１），顶部螺杆（１）由顶部变速箱（２）、伺服电机（３）共同控制升降，炉底部分的水冷铜托盘（２２）通过底座支架（２３）连接在炉底盖（２１）上，石墨支架（１９）直接支撑在水冷铜托盘（２２）上，石墨托盘（１８）支撑在石墨支架（１９）上，石墨托盘（１８）上面是石墨坩埚，石墨坩埚里面套装石英坩埚（１４）。

【技术特征摘要】
1.一种底部散热的感应熔炼多晶硅铸锭炉，其特征是：感应线圈（12）的内部装有保温套筒（9），保温套筒（9）的上面活动安装保温套盖（7），保温套盖（7）通过保温盖连杆（5）连接到炉盖（6）上，保温套筒（9）的里面套装石墨套筒（29），保温套筒（9）和石墨套筒（29）均固定在支架（17）上，石墨套筒（29）的上面安装料斗支架（11），料斗支架（11）的上面安装石墨料斗（10），料斗支架（11）和石墨料斗（10）共同围成一个加料的空间，石墨料斗（10）的开口处是石墨盘（8），石墨盘（8）由石墨杆（4）连接到顶部螺杆（1），顶部螺杆（1）由顶部变速箱（2）、伺服电机（3）共同控制升降，炉底部分的水冷铜托盘（22）通过底座支架（23）连接在炉底盖（21）上，石墨支架（19）直接支撑在水冷铜托...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭毅，战丽姝，顾正，
申请(专利权)人：大连隆田科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：91