用于制备低碳低氧硅锭的铸锭炉制造技术

本实用新型专利技术公开了用于制备低碳低氧硅锭的铸锭炉，包括炉体、设置在炉体内的隔热笼、以及设置在隔热笼内的加热器和石英坩埚，其中，石英坩埚上端开口，加热器设置在石英坩埚上方，加热器与石英坩埚之间设置有盖板。炉体连接有穿过炉体、隔热笼及盖板的石墨套管，石墨套管的下端开口位于盖板与石英坩埚之间，盖板的中央部位设有贯穿其上下端面的中心穿孔，中心穿孔与石墨套管大小形状匹配，石墨套管穿过该中心穿孔，盖板设有贯穿其上下端面的多个透气孔。本实用新型专利技术采用上述结构，整体结构简单，便于实现，且本实用新型专利技术在应用时能避免熔体硅上方产生涡流，从而降低了铸锭中碳和氧的含量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光伏领域，具体是用于制备低碳低氧硅锭的铸锭炉。
技术介绍
人们常常通过在铸锭炉中进行定向凝固获得结晶取向一致、晶粒粗大的铸造多晶硅，由于铸锭过程中铸锭炉的加热器、隔热笼及护板均主要采用碳材料制成，在高温下这些碳材料制成的部件会与石英坩埚发生化学反应产生一氧化碳和一氧化硅，同时熔体硅也会与石英坩埚反应产生一氧化硅气体，一氧化碳和一氧化硅气体会与熔体硅相互作用，且极易被熔体硅吸收并进入熔体硅中，进而导致硅锭含有较高的碳和氧杂质。由于铸锭工艺经历了从高温到低温的热处理过程，如果熔体硅中氧浓度过高就容易形成热施主或氧沉淀，成为复合中心或引入复合中心的二次缺陷，导致硅材料中少数载流子寿命降低，直接影响 到太阳电池的光电转换效率。此外碳杂质可以作为氧沉淀的形成核心产生原生氧沉淀，而高浓度的碳在熔体硅中形成碳化硅颗粒，影响硅锭的有效利用率。目前的铸锭炉在生产多晶硅铸锭时，为了防止位于石英坩埚上方的石墨加热器中的碳杂质或其他杂质掉入石英坩埚内，造成制备得到的多晶硅锭的碳杂质含量以及其他杂质含量偏高，以及防止液面蒸发气体对加热器的侵蚀，所以现有技术一般采用盖板将几块护板拼接成的口部盖住。为了减少进入熔体硅中的一氧化碳和一氧化硅所体，在盖板下方和熔体硅上方之间的区域引入惰性气体起保护作用。然而，现有铸锭炉在设置盖板并引入惰性气体后，气体在熔体硅的上方易产生涡流，涡流的存在则会导致一氧化碳和一氧化硅长时间停留在石英坩埚内部，碳和氧被吸附或溶入液体硅中，从而造成制成硅锭的碳和氧含量高。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种能改善铸锭炉内气体的流动，从而避免熔体硅上方产生涡流的用于制备低碳低氧硅锭的铸锭炉。本技术的目的主要通过以下技术方案实现用于制备低碳低氧硅锭的铸锭炉，包括炉体、设置在炉体内的隔热笼、以及设置在隔热笼内的加热器和石英坩埚，所述石英坩埚上端开口，加热器设置在石英坩埚上方，加热器与石英坩埚之间设置有盖板，炉体连接有穿过炉体、隔热笼及盖板的石墨套管，所述石墨套管的下端开口位于盖板与石英坩埚之间，所述盖板的中央部位设有贯穿其上下端面的中心穿孔，中心穿孔与石墨套管大小形状匹配，所述石墨套管穿过该中心穿孔；所述盖板设有贯穿其上下端面的多个透气孔。所述盖板构成正方体形状，所述盖板上端面的中心区域构成有一块方块区域，所述多个透气孔的上端开口位于盖板上端面的方块区域外，多个透气孔的上下开口均对称分布在盖板上。其中，多个透气孔的上下开口均对称分布在盖板上，即多个透气孔均匀分布在盖板上。多个透气孔均匀分布在盖板上具体为盖板相对两侧的透气孔对称分布。所述盖板上端面的方块区域面积为盖板上端面面积的1/2。本技术中盖板中心穿孔周围要保留一定距离没有设置透气孔，其目的是保证保护气体能够充满整个熔体硅的上方。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果(1)本技术的盖板设有贯穿其上下端面的多个透气孔，本技术在应用时通过透气孔的作用能有效地改善铸锭炉内气体的流动，避免了熔体硅上方涡流的形成，能够将有害气体迅速排出石英坩埚，降低了含碳含氧气体与硅熔体接触的时间，从而降低了铸锭中碳和氧的含量。(2)本技术通过在盖板上设置透气孔，便于加热器的热量排放至石英坩埚内，这就增加了加热效率，如此缩短硅料熔化的时间，降低能耗。(3)本技术的盖板是现胡铸锭炉的盖板上进行的改进，不需要增加设备，工艺成本较低，产能较大，具有非常好的产业前景。附图说明图I为本技术实施例的结构示意图； 图2为本技术实施例中盖板的结构示意图。附图中附图标记所对应的名称为1、炉体，2、隔热笼，3、加热器，4、石墨套管，5、盖板，6、石墨护板，7、石英坩埚，8、熔体硅，9、隔热底板，10、支柱，11、透气孔。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步的详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例如图I所示，用于制备低碳低氧硅锭的铸锭炉，包括炉体I、隔热笼2、加热器3及石英坩埚7，其中，隔热笼2设置在炉体I内，加热器3和石英坩埚7均设置在隔热笼2内，石英坩埚7上端开口，加热器3设置在石英坩埚7上方。在制备硅锭时，硅原料及其熔化产生的熔体硅8位于石英坩埚7内。石英坩埚7的底部连接有隔热底板9，其侧壁连接有石墨护板6，由于石英坩埚7装料时，硅原料的堆积高度会高于石英坩埚7的平口表面，为了不影响装料工艺，石墨护板6的高度较石英坩埚7的高度高一些。石英坩埚7由穿过隔热笼2且与炉体I内壁连接的支柱10进行支承。加热器3与石英坩埚7之间设置有盖板5，盖板5的材料即可用单一的碳碳复合材料，也可多层复合板制成，盖板5将拼接的石墨护板6的口部盖住。炉体I连接有穿过炉体I、隔热笼2及盖板5的石墨套管4，石墨套管4的下端开口位于盖板5与石英坩埚7之间，石墨套管4的上端开口位于炉体I外且外接惰性气体输入设备。为了便于石墨套管4与盖板5连接，盖板5的中央部位设有贯穿其上下端面的中心穿孔，中心穿孔与石墨套管4大小形状匹配，石墨套管4穿过该中心穿孔。盖板5设有贯穿其上下端面的多个透气孔11，透气孔11可采用几个大的开孔或多个小的开孔，作为优选，本实施例中透气孔11采用多个小的圆形通孔。盖板5构成正方体形状，盖板5上端面的中心区域构成有一块方块区域，作为优选，盖板5上端面的方块区域面积为盖板5上端面面积的1/2。多个透气孔11的上端开口位于盖板5上端面的方块区域外，多个透气孔11的上下开口均对称分布在盖板5上。 如上所述，则能很好的实现本技术。权利要求1.用于制备低碳低氧硅锭的铸锭炉，包括炉体(I)、设置在炉体(I)内的隔热笼(2)、以及设置在隔热笼(2)内的加热器(3)和石英坩埚(7)，所述石英坩埚(7)上端开口，加热器(3)设置在石英坩埚(7)上方，加热器(3)与石英坩埚(7)之间设置有盖板(5)，炉体(I)连接有穿过炉体(I)、隔热笼(2)及盖板(5)的石墨套管(4)，所述石墨套管(4)的下端开口位于盖板(5)与石英坩埚(7)之间，其特征在于所述盖板(5)的中央部位设有贯穿其上下端面的中心穿孔，中心穿孔与石墨套管(4)大小形状匹配，所述石墨套管(4)穿过该中心穿孔；所述盖板(5)设有贯穿其上下端面的多个透气孔(11)。2.根据权利要求I所述的用于制备低碳低氧硅锭的铸锭炉，其特征在于所述盖板(5)构成正方体形状，所述盖板(5)上端面的中心区域构成有一块方块区域，所述多个透气孔(11)的上端开口位于盖板(5)上端面的方块区域外，多个透气孔(11)的上下开口均对称分布在盖板(5)上。3.根据权利要求2所述的用于制备低碳低氧硅锭的铸锭炉，其特征在于所述盖板(5)上端面的方块区域面积为盖板(5)上端面面积的1/2。专利摘要本技术公开了用于制备低碳低氧硅锭的铸锭炉，包括炉体、设置在炉体内的隔热笼、以及设置在隔热笼内的加热器和石英坩埚，其中，石英坩埚上端开口，加热器设置在石英坩埚上方，加热器与石英坩埚之间设置有盖板。炉体连接有穿过炉体、隔热笼及盖板的石墨套管，石墨套管的下端开口位于盖板与石英坩埚之间，盖板的中央部位设有贯穿其上下端面的中心穿孔，中心穿孔与石墨套管大小形状匹配，石墨套管穿过该中心穿孔，盖板设有贯穿其上下端面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备低碳低氧硅锭的铸锭炉，包括炉体（1）、设置在炉体（1）内的隔热笼（2）、以及设置在隔热笼（2）内的加热器（3）和石英坩埚（7），所述石英坩埚（7）上端开口，加热器（3）设置在石英坩埚（7）上方，加热器（3）与石英坩埚（7）之间设置有盖板（5），炉体（1）连接有穿过炉体（1）、隔热笼（2）及盖板（5）的石墨套管（4），所述石墨套管（4）的下端开口位于盖板（5）与石英坩埚（7）之间，其特征在于：所述盖板（5）的中央部位设有贯穿其上下端面的中心穿孔，中心穿孔与石墨套管（4）大小形状匹配，所述石墨套管（4）穿过该中心穿孔；所述盖板（5）设有贯穿其上下端面的多个透气孔（11）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗大伟，王临水，路忠林，林洪峰，张凤鸣，
申请(专利权)人：天威新能源控股有限公司，保定天威集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：