一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其利用电磁感应加热技术直接加热坩埚底部的发热体，从而实现热场内部的温度均匀性；同时由于硅熔化之后，其导电性能良好，在电磁波的作用下，产生流动，有利于定向凝固过程中的排除杂质，其结构简单，且确保了热场内部温度的均匀性、晶体之间的晶界上面杂质少。其包括坩埚、外部隔热层、顶部加热器、四周加热器，所述坩埚、顶部加热器、四周加热器均位于所述外部隔热层所形成的腔体内，所述顶部加热器位于所述坩埚的上方，所述四周加热器分别位于所述坩埚的四周，其特征在于：所述坩埚的底部支承于发热体，所述发热体支承于保温绝热层。（*该技术在2023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结构的
，具体为一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统。
技术介绍
多晶硅铸锭炉是目前光伏行业中多晶硅铸锭生产中的主要设备，其功能是将多晶硅料按照设定工艺进行熔化、定向凝固结晶、退火、冷却等几个工艺步骤后，生长成为具有一致晶体方向的铸锭或者具有单晶特性的铸锭。生产多晶硅铸锭过程中，其最主要的部件为铸锭炉的热场。设计合理的热场，能够通过控制加热器的功率输出变化、隔热材料的位置、厚度等等，实现有选择地生长多晶硅锭晶体，保持晶体生长的方向一致，更有效地排除金属杂质。现有的设备一般为四面或五面加热，其工作过程为:将硅料放置在坩埚内，然后放入热场中，底部设有热交换平台，通过加热器的加热，将硅料熔化，再有步骤地控制热量从底部流出，实现多晶硅在坩埚内定向凝固。近几年来，随着技术进步，多晶硅铸锭炉的装料量越来越大。从最初的200多公斤上升到800公斤至1000公斤，甚至更高。大的装料量导致坩埚的尺寸变大，热场尺寸也相应增加；但是，热场内部的温度均匀性却因为尺寸的增加有所下降，特别是在类单晶或高效多晶的生产工艺中，更需要准确控制热场内的温度变化和均匀性，否则，晶体生长的一致性将得不到保证，同时，在晶体之间的晶界上面也会沉积大量的杂质；最后做出的硅片上存在大量杂质和错位的晶界，将在硅禁带中引入深能级，成为光生少数载流子的复合中心，降低做成太阳能电池的光 电转换效率。也有采用六面加热器设计的铸锭炉，即:底部配有一组石墨加热器，通常还带有水冷换热器；通过该水冷换热器，实现定向凝固工艺所要求的将多晶硅从下到上凝固。该设计使得热场温度非常均匀，上、中、下三个温区，增加了工艺控制的灵活性。但是，由于增加了底部的水冷换热器，从而增加了机构的复杂程度，底部的结构设计也相对复杂。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供了一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其利用电磁感应加热技术直接加热坩埚底部的发热体，从而实现热场内部的温度均匀性；同时由于硅熔化之后，其导电性能良好，在电磁波的作用下，产生流动，有利于定向凝固过程中的排除杂质，其结构简单，且确保了热场内部温度的均匀性、晶体之间的晶界上面杂质少。一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其技术方案是这样的:其包括坩埚、外部隔热层、顶部加热器、四周加热器，所述坩埚、顶部加热器、四周加热器均位于所述外部隔热层所形成的腔体内，所述顶部加热器位于所述坩埚的上方，所述四周加热器分别位于所述坩埚的四周，其特征在于:所述坩埚的底部支承于发热体，所述发热体支承于保温绝热层，所述保温绝热层的底部布置有电磁感应线圈，所述电磁感应线圈外接电源，所述电源外接有电源控制器，所述发热体的底部设置有温度传感器，所述温度传感器外接于所述电源控制器。其进一步特征在于:所述发热体具体为石墨板，同时也作为石墨护板的使用；所述电源提供电磁感应线圈的电流为交变电流；所述电磁感应线圈可以是一组电磁感应线圈，也可以为旋向相同的至少两组电磁感应线圈组成；所述电磁感应线圈平面布置于所述保温绝热层的底部；所述电磁感应线圈具体为空心铜管螺旋布置而成；所述空心铜管螺旋布置而成的电磁感应线圈内腔装有冷却水。采用本技术的结构后，在加热化料的过程中，底部电磁感应线圈通过加热底部的发热体产生热量，进而加热坩埚底部，减少热场内部的温度差，电源控制器通过温度传感器测到的温度对电磁感应线圈的电源进行调节，控制发热体的功率输出，从而实现调整温度的目的，其利用电磁感应加热技术直接间接加热坩埚底部的发热体，从而实现热场内部的温度均匀性；同时由于硅熔化之后，其导电性能良好，在电磁波的作用下，产生流动，有利于定向凝固过程中排除杂质，其结构简单，且确保了热场内部的温度均匀性、晶体之间的晶界上面杂质少。附图说明图1为本实用新 型的主视图结构示意图；图2为本技术的电磁感应线圈的结构示意图。具体实施方式见图1、图2，其包括坩埚4、外部隔热层2、顶部加热器1、四周加热器3，坩埚4、顶部加热器1、四周加热器3均位于外部隔热层2所形成的腔体内，顶部加热器I位于坩埚4的上方，四周加热器3分别位于坩埚4的四周，坩埚4的底部支承于发热体5，发热体5支承于保温绝热层6，保温绝热层6的底部布置有电磁感应线圈7，电磁感应线圈7外接电源8，电源8提供电磁感应线圈的电流为交变电流，电源8外接有电源控制器9，发热体5的底部设置有温度传感器10，温度传感器10外接电源控制器9。其中，发热体5具体为石墨坩埚护板；电磁感应线圈7可以是一组电磁感应线圈，也可以为旋向相同的至少两组电磁感应线圈组成；电磁感应线圈7平面布置于保温绝热层6的底部；电磁感应线圈7可以是空心铜管布置而成；空心铜管布置而成的电磁感应线圈内腔装有冷却水。其工作原理如下:在化料和定向凝固过程中，可以根据工艺的需要，改变电源8的输出交变电流的频率，实现对硅料进行搅拌，排除杂质的目的。权利要求1.一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其包括坩埚、外部隔热层、顶部加热器、四周加热器，所述坩埚、顶部加热器、四周加热器均位于所述外部隔热层所形成的腔体内，所述顶部加热器位于所述坩埚的上方，所述四周加热器分别位于所述坩埚的四周，其特征在于:所述坩埚的底部支承于发热体，所述发热体支承于保温绝热层，所述保温绝热层的底部布置有电磁感应线圈，所述电磁感应线圈外接电源，所述电源外接有电源控制器，所述发热体的底部设置有温度传感器，所述温度传感器外接于所述电源控制器。2.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其特征在于:所述发热体具体为石墨板。3.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其特征在于:所述电源提供电磁感应线圈的电流为交变电流。4.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其特征在于:所述电磁感应线圈可以是一组电磁感应线圈，也可以为旋向相同的至少两组电磁感应线圈组成。5.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其特征在于:所述电磁感应线圈平面布置于所述保温绝热层的底部。6.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其特征在于:所述电磁感应线圈具体为空心铜管螺旋布置而成。7.根据权利要求6所述的一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其特征在于:所述空心铜管螺旋布置而成的电 磁感应线圈内腔装有冷却水。专利摘要本技术提供了一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其利用电磁感应加热技术直接加热坩埚底部的发热体，从而实现热场内部的温度均匀性；同时由于硅熔化之后，其导电性能良好，在电磁波的作用下，产生流动，有利于定向凝固过程中的排除杂质，其结构简单，且确保了热场内部温度的均匀性、晶体之间的晶界上面杂质少。其包括坩埚、外部隔热层、顶部加热器、四周加热器，所述坩埚、顶部加热器、四周加热器均位于所述外部隔热层所形成的腔体内，所述顶部加热器位于所述坩埚的上方，所述四周加热器分别位于所述坩埚的四周，其特征在于所述坩埚的底部支承于发热体，所述发热体支承于保温绝热层。文档编号C30B28/06GK203144555SQ20132007990公开日2013年8月21日 申请日期2013年2月21日 优先权日2013年2月21日专利技术者祁志国, 万本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热系统，其包括坩埚、外部隔热层、顶部加热器、四周加热器，所述坩埚、顶部加热器、四周加热器均位于所述外部隔热层所形成的腔体内，所述顶部加热器位于所述坩埚的上方，所述四周加热器分别位于所述坩埚的四周，其特征在于：所述坩埚的底部支承于发热体，所述发热体支承于保温绝热层，所述保温绝热层的底部布置有电磁感应线圈，所述电磁感应线圈外接电源，所述电源外接有电源控制器，所述发热体的底部设置有温度传感器，所述温度传感器外接于所述电源控制器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祁志国，万永，肖益波，李忠平，朱红娣，
申请(专利权)人：无锡开日能源科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：