多晶硅铸锭炉固液界面检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种多晶硅铸锭炉固液界面检测装置，包括：涡流传感器，用于测量坩埚内部的固液界面，得到关于固液界面高度的电信号；信号处理机，与涡流传感器电连接，用于通过电信号得出固液界面的高度值。应用本实用新型专利技术的技术方案，通过设置涡流传感器，可以在线实时准确地检测到多晶硅固液界面的高度，从而控制多晶硅的长晶时机，提高硅锭的质量，减少对籽晶的浪费，降低硅锭的生产成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及多晶硅铸锭炉内设备，具体而言，涉及一种多晶硅铸锭炉固液界面检测装置。
技术介绍
多晶硅铸锭炉是太阳能光伏产业中最为重要的设备之一。它通过提炼得到的高纯度硅熔融调整成为适合于制造太阳能电池的材料，采用定向长晶凝固技术将硅原料熔融制成硅锭，之后工序再将硅锭切成硅片供太阳能电池使用。多晶硅铸锭炉生产多晶硅的主要生产工艺有:将高纯度细小颗粒的硅原料(简称籽晶)铺放在坩埚内的底层，然后在其上铺放粗硅原料；接下来进行预热(坩埚的四周和上面设有活动的加热层)使粗硅原料熔化，待粗硅原料全部熔融为液态的硅而籽晶未全部熔化前，开始降温进入结晶阶段；开始结晶时，装有熔融硅料的坩埚不动，将加热层缓慢向上移动，坩埚底部的热量通过加热层与隔热层之间的空隙散发出去，逐渐降低坩埚定向凝固块的温度。在此过程中，已结晶的晶体缓慢生长，而熔融的硅液逐渐减薄。这样在结晶过程中固液界面形成比较稳定的有利于晶体生长的温度梯度，同时固液界面从坩埚底部向上逐渐升高而形成定向结晶的硅锭。在熔化末期和结晶初期之间，存在如下一个矛盾:即若籽晶剩余的太多就开始结晶会造成有效硅锭的产量低以及对籽晶的浪费，若籽晶全部被熔融再开始结晶则生产出的硅锭质量差，用这种硅锭切成硅片制成的电池光电转换效率低。但是，由于多晶硅铸锭炉内温度高(约1400°C)、热场控制严，现在还未有一个可行的检测装置能实时准确地检测固液界面，使籽晶接近被完全熔融时就开始结晶。目前，固液界面的高度和何时结晶都通过人工经验来判断，这造成硅锭质量差和生产成本高。
技术实现思路
本技术旨在提供一种多晶硅铸锭炉固液界面检测装置，以解决现有技术中由人工判断固液界面位置造成的成品硅锭质量差和生产成本高的问题。为了实现上述目的，本技术提供了一种多晶硅铸锭炉固液界面检测装置，包括:涡流传感器，用于测量坩埚内部的固液界面，得到关于固液界面高度的电信号；信号处理机，与涡流传感器电连接，用于通过电信号得出固液界面的高度值。进一步地，涡流传感器设置在多晶硅铸锭炉内的坩埚的底部。进一步地，涡流传感器包括外壳、外壳内的骨架和缠绕在骨架上的线圈；线圈包括同心同轴布置的发射线圈和补偿线圈以及与发射线圈和补偿线圈轴向有间隔且同轴布置的接收线圈；其中，发射线圈、补偿线圈和接收线圈的导线设置在骨架的线槽中。进一步地，骨架包括同心同轴且由内向外依次布置的内层骨架、中层骨架和外层骨架，发射线圈的导线绕制在外层骨架的线槽中，补偿线圈的导线绕制在中层骨架或内层骨架的线槽中，以及接收线圈的导线绕制在内层骨架、中层骨架和外层骨架的线槽中。进一步地，骨架包括同心同轴且由内向外依次布置的内层骨架、中层骨架和外层骨架，发射线圈的导线绕制在外层骨架和中层骨架的线槽中，补偿线圈的导线绕制在内层骨架的线槽中，以及接收线圈的导线绕制在内层骨架、中层骨架和外层骨架的线槽中。进一步地，发射线圈和补偿线圈的导线的绕制方向相反。进一步地，线槽的截面形状为弧形或U形。进一步地，涡流传感器从下往上依次穿过坩埚的定向凝固块和坩埚的石墨防护板。进一步地，还包括位于多晶硅铸锭炉外的电气室，信号处理机设置在电气室内，涡流传感器与信号处理机通过信号电缆连接。应用本技术的技术方案，通过设置涡流传感器，可以在线实时准确地检测到多晶娃固液界面的闻度，从而控制多晶娃的长晶时机，提闻娃淀的质量，减少对杆晶的浪费，降低硅锭的生产成本。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中:图1示出了本技术一个实施例的多晶硅铸锭炉固液界面检测装置的示意图；以及图2示出了本技术一个实施例中的涡流传感器的示意图；以及；图3示出了图2中A处的局部放大示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。如图1至图3所示，加热层2设置在多晶硅铸锭炉I的上部分，承载坩埚5的定向凝固块6设置在多晶硅铸锭炉I的下部分，坩埚5的四周设有石墨防护板4用于支撑坩埚5。少量的籽晶3b铺放在坩埚5内的底层，然后上方铺放满粗硅原料3a。用于检测多晶硅固液界面的涡流传感器7设置在多晶硅铸锭炉内坩埚5的底部。多晶硅的固态和液态的电导率相差很大，通过设置涡流传感器7，可以检测到多晶硅固液界面的高度。优选地，在定向凝固块6和石墨防护板4开设有小孔，涡流传感器7从下往上依次穿过带有小孔的定向凝固块6和石墨防护板4设置在多晶硅铸锭炉内坩埚5的底部，小孔的设置减少了涡流传感器7到多晶硅固液界面的阻碍，有利于提高涡流传感器7的灵敏度。信号处理机9设置在多晶硅铸锭炉I外的电气室内，涡流传感器7与信号处理机9通过信号电缆8连接。参见图2及图3所示，涡流传感器7包括外壳7c、骨架和线圈，该线圈由同心同轴布置的发射线圈7a2和补偿线圈7a3以及与发射线圈7a2和补偿线圈7a3间隔开同轴布置的接收线圈7al组成，其中发射线圈7a2、补偿线圈7a3和接受线圈7al由裸导线绕制在骨架的线槽中。优选地，涡流传感器骨架包括同心同轴布置的内层骨架、中层骨架和外层骨架，发射线圈7a2由裸导线绕制在外层骨架7bl的线槽中，补偿线圈7a3绕制在中层骨架7b2的线槽中以及接受线圈7al由裸导线绕制在各层骨架的线槽中。可选地，发射线圈7a2由裸导线绕制在外层骨架7bl、中层骨架7b2的线槽中，补偿线圈7a3由裸导线绕制在内层骨架7b3的线槽中，以及接收线圈7al由裸导线绕制在各层骨架的线槽中。优选地，线槽的截面形状为弧形或U形，有利于在有限的空间内设置较多的线圈同时减薄每层线圈之间骨架的厚度，进一步减少每层线圈之间的阻碍，提高线圈感应信号的能力。从以上的描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下技术效果:1、可在线实时准确地检测到多晶硅固液界面的高度，控制多晶硅的长晶时机，提高娃锭的质量，减少对籽晶的浪费，降低娃锭的生产成本。2、用于检测多晶硅固液界面的涡流传感器的接受线圈绕制在内层骨架、中层骨架和外层骨架的线槽中，增大了接受线圈接受在液态硅和固态硅上感应涡电流的能力；补偿线圈与发射线圈同心同轴布置且绕制方向相反，补偿线圈补偿了发射线圈的励磁电流在接受线圈中产生的背景信号，提高了信噪比即提高了固液界面检测的灵敏度和测程。以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅铸锭炉固液界面检测装置，其特征在于，包括：涡流传感器（7），用于测量坩埚（5）内部的固液界面，得到关于固液界面高度的电信号；信号处理机（9），与所述涡流传感器（7）电连接，用于通过所述电信号得出固液界面的高度值。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅铸锭炉固液界面检测装置，其特征在于，包括: 涡流传感器(7)，用于测量坩埚(5)内部的固液界面，得到关于固液界面高度的电信号; 信号处理机(9)，与所述涡流传感器(7)电连接，用于通过所述电信号得出固液界面的高度值。2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉固液界面检测装置，其特征在于，所述涡流传感器(7 )设置在多晶硅铸锭炉(I)内的坩埚(5 )的底部。3.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉固液界面检测装置，其特征在于，所述涡流传感器(7)包括外壳、外壳内的骨架和缠绕在所述骨架上的线圈；所述线圈包括同心同轴布置的发射线圈(7a2)和补偿线圈(7a3)以及与所述发射线圈(7a2)和所述补偿线圈(7a3)轴向有间隔且同轴布置的接收线圈(7al);其中，所述发射线圈(7a2)、所述补偿线圈(7a3)和所述接收线圈(7al)的导线设置在所述骨架的线槽中。4.根据权利要求3所述的多晶硅铸锭炉固液界面检测装置，其特征在于，所述骨架包括同心同轴且由内向外依次布置的内层骨架(7b3)、中层骨架(7b2)和外层骨架(7bl)，所述发射线圈(7a2)的导线绕制在所述外层骨架(7bl)的线槽中，所述补偿线圈(7a3)的导线绕制在所述中层骨架(7b2)或所述内层骨架(7b3)的线槽中，以及所述接收线圈(7al)的导线绕制在所述内层...

【专利技术属性】
技术研发人员：田志恒，
申请(专利权)人：田志恒， 田立， 田陆，
类型：新型
国别省市：湖南;43