多晶硅铸锭炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种能够提高铸锭生长速度的多晶硅铸锭炉。该多晶硅铸锭炉包括炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温隔热笼内设置有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨盖板上设置有多个通孔。通过在石墨盖板上设置多个通孔，顶部加热器的热量可以毫无阻隔的通过通孔传递到坩埚内，使得坩埚内上部的温度相对于原来而言能够有所提高，从而使坩埚内的温度梯度变化明显，进而增加铸锭的生长速度，这种方式只需在原有的石墨盖板上打几个通孔即可，基本不会增加成本，改装也很方便。适合在多晶硅生产设备领域推广应用。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种能够提高铸锭生长速度的多晶硅铸锭炉。该多晶硅铸锭炉包括炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温隔热笼内设置有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨盖板上设置有多个通孔。通过在石墨盖板上设置多个通孔，顶部加热器的热量可以毫无阻隔的通过通孔传递到坩埚内，使得坩埚内上部的温度相对于原来而言能够有所提高，从而使坩埚内的温度梯度变化明显，进而增加铸锭的生长速度，这种方式只需在原有的石墨盖板上打几个通孔即可，基本不会增加成本，改装也很方便。适合在多晶硅生产设备领域推广应用。【专利说明】多晶娃铸锭炉
本技术涉及多晶硅生产设备领域，尤其是一种多晶硅铸锭炉。
技术介绍
太阳能电池可以将光能转换为电能，是现代节能社会发展的一个重点。根据基体材料的不同，现有的太阳能电池分为多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和类单晶硅太阳能电池。其中，单晶硅太阳能电池的转化效率高，但生产成本也高，多晶硅太阳能电池的转化效率比单晶硅太阳能电池低1%_2%，但其生产成本也低，而类单晶硅太阳能电池是介于单晶硅电池和多晶硅太阳能电池之间的电池。综合考虑，目前市场上的太阳能电池仍以多晶硅太阳能电池为主。现有用于生产多晶硅太阳能电池的多晶硅锭通常采用铸锭工艺制的，铸锭工艺一般是通过多晶硅铸锭炉实现的，现有的多晶硅铸锭炉包括，包括炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩放置在下托保温板上，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有能够使保温罩上下移动的升降杆，所述保温隔热笼内设置有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨底板放置在热交换平台上，坩埚放置在石墨底板上，坩埚护板设置在坩埚外侦牝侧部加热器设置在坩埚护板的外侧，石墨盖板设置在坩埚上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方，所述热交换平台通过石墨立柱固定在炉体底部，坩埚护板的上端设置有尾气排放孔，还包括进气管，所述进气管依次穿过炉体、保温罩、顶部加热器、石墨盖板后伸入坩埚内。目前的铸锭工艺，首先是经过喷涂-装料工序后，再进入铸锭工序。喷涂:硅料高温熔化后会与坩埚发生反应，引入杂质，并且造成粘锅，影响硅锭的质量，所以需要在坩埚与硅料之间喷涂一层氮化硅溶液，利用氮化硅可以有效的隔离硅料与坩埚，氮化硅溶液喷涂完成以后，再进行高温烘干，将氮化硅溶液中的水分蒸发，就可以使坩埚内壁附着一层氮化硅涂层。装料:坩埚烘干以后，将散碎的硅料，按顺序、要求及重量将硅料装入坩埚中。装完料的坩埚就可以进行下一步的铸锭工艺，首先将装好料的坩埚装入铸锭炉的炉体内，按要求装好后，将铸锭炉合盖，合盖以后的铸锭炉，就形成一个密封的腔室，将装好硅料的坩埚密封在铸锭炉内部，开始运行铸锭工艺，整个铸锭工艺分6个过程，抽真空-加热_熔化_长晶_退火_冷却。S11、抽真空:将炉体内的空气从抽气孔抽走，防止升温的过程中空气中的氧气与硅料发生氧化反应，影响硅锭质量。抽真空是利用真空泵将炉体内的空气抽出，直到达到设备开启要求。S12、加热:抽真空完成以后，进入加热阶段，加热是为了快速使硅料升温接近熔化温度，此时炉腔内的环境为真空环境，可以有利于将附着在硅料表面的水蒸气，通过抽真空的方法抽出，并且快速升温。S13、熔化:熔化过程中，需要在密封的腔室内填充氩气，避免附着在坩埚内壁的氮化硅涂层发生分解反应，氩气是通过进气管充入炉体内。熔化开始后，炉体内开始充气，按工艺程序充气到规定压力后，开始动态保持。S14、长晶:熔化完成的硅料，开始进行长晶，长晶的过程是将炉体内部的保温罩向上升，液态硅从底部开始散热，底部的液态硅变成固态硅，并伴随着保温罩的上升及热量的散失，缓慢向上凝固，直至整个硅锭凝固完成。S15、退火:由于长晶过程在底部开始，并伴随保温罩升起，直至顶部，这样顶底之间因为散热的原因，就会存在一定得温度差，产生内应力。退火的作用就是在保证恒温环境下，消除温度差，从而消除内应力。S16、冷却:在炉腔内快速冷却硅锭到出炉温度。在长晶过程中，坩埚内部从上到下需具有一定的温度梯度，即坩埚内的温度从上向下逐渐减小，温度梯度变化越明显，铸锭的生长速度越快，坩埚内上部的温度主要是靠顶部加热器提供，顶部加热器的热量透过石墨盖板后再传递到坩埚内，由于经过石墨盖板的阻隔，石墨盖板上方的温度要高于石墨盖板下方的温度，由于现有的多晶硅铸锭炉的侧部加热器和顶部加热器都是统一控制的，而且在长晶阶段，温度必须控制在一定的范围，这就是使得侧部加热器和顶部加热器都只能以相同的功率工作，也就是说侧部加热器和顶部加热器提供的热量是一定的，因此，现有的坩埚内的温度梯度变化不够明显，铸锭的生长速度较慢。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种能够提高铸锭生长速度的多晶硅铸锭炉。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:该多晶硅铸锭炉，包括炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩放置在下托保温板上，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有能够使保温罩上下移动的升降杆，所述保温隔热笼内设置有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨底板放置在热交换平台上，坩埚放置在石墨底板上，坩埚护板设置在坩埚外侧，侧部加热器设置在坩埚护板的外侧，石墨盖板设置在坩埚上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方，所述热交换平台通过石墨立柱固定在炉体底部，坩埚护板的上端设置有尾气排放孔，还包括进气管，所述进气管依次穿过炉体、保温罩、顶部加热器、石墨盖板后伸入坩埚内，所述石墨盖板上设置有多个通孔。进一步的是，所述炉体底部安装有溢流毯，所述溢流毯为四层结构，从上到下依次为针织陶瓷纤维毯层、针织陶瓷纤维毯层、陶瓷纤维毯层、碳毡层，所述针织陶瓷纤维毯层的厚度为10mm、针织陶瓷纤维毯层的厚度为10mm、陶瓷纤维毯层的厚度为25mm、碳毡层的厚度为10mm。进一步的是，所述溢流毯的上表面安装有溢流丝。进一步的是，在相邻的石墨立柱之间均设置有溢流丝。进一步的是，所述下托保温板上设置有多个溢流孔。进一步的是，所述坩埚与坩埚护板之间设置有碳毡。进一步的是，所述尾气排放孔为圆孔。本技术的有益效果是:通过在石墨盖板上设置多个通孔，顶部加热器的热量可以毫无阻隔的通过通孔传递到坩埚内，使得坩埚内上部的温度相对于原来而言能够有所提高，从而使坩埚内的温度梯度变化明显，进而增加铸锭的生长速度，这种方式只需在原有的石墨盖板上打几个通孔即可，基本不会增加成本，同时改装也很方便。【专利附图】【附图说明】图1是本技术多晶硅铸锭炉的结构示意图；图2是本技术所述石墨盖板的结构示意图；图3是本技术所述溢流毯的结构示意图；图4是本技术所述坩埚护板的结构示意图；图中标记为:炉体1、抽气孔2、下托保温板3、保温罩4、升降杆5、坩埚6、坩埚护板7、石墨底板8、石墨盖板9、侧部加热器10、顶部加热器11、热交换平台12、尾气排放孔13、进气管14、通孔17、溢流毯18、溢流丝19、溢流孔20、碳毡21、石墨立柱22。【具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
多晶硅铸锭炉，包括炉体（1），炉体（1）上设置有抽气孔（2），所述炉体（1）内设置有下托保温板（3）与保温罩（4），保温罩（4）放置在下托保温板（3）上，保温罩（4）与下托保温板（3）共同构成保温隔热笼，所述保温罩（4）上连接有能够使保温罩（4）上下移动的升降杆（5），所述保温隔热笼内设置有坩埚（6）、坩埚护板（7）、石墨底板（8）、石墨盖板（9）、侧部加热器（10）、顶部加热器（11）、热交换平台（12），所述石墨底板（8）放置在热交换平台（12）上，坩埚（6）放置在石墨底板（8）上，坩埚护板（7）设置在坩埚（6）外侧，侧部加热器（10）设置在坩埚护板（7）的外侧，石墨盖板（9）设置在坩埚（6）上方，顶部加热器（11）设置在石墨盖板（9）上方，所述热交换平台（12）通过石墨立柱（22）固定在炉体（1）底部，坩埚护板（7）的上端设置有尾气排放孔（13），还包括进气管（14），所述进气管（14）依次穿过炉体（1）、保温罩（4）、顶部加热器（11）、石墨盖板（9）后伸入坩埚（6）内，其特征在于：所述石墨盖板（9）上设置有多个通孔（17）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈五奎，李军，马涛，徐文州，冯加保，虎春萍，
申请(专利权)人：乐山新天源太阳能科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：