專利名稱：一種實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的方法及冷卻裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)技術領域，尤其涉及一種實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的方法及冷卻裝置。
背景技術：
現(xiàn)有技術中太陽能電池板主要采用多晶硅制成，然而多晶硅的制作過程是首先在鑄錠爐內(nèi)將多晶硅原料加熱熔化，然后對坩堝內(nèi)多晶硅原料進行降溫、冷卻凝固形成多晶硅錠。上述技術中生產(chǎn)多晶硅錠，主要包括以下幾個階段熔化、定向結晶、退火、冷卻。多晶硅錠的生長過程中冷卻最為重要，多采用通過調(diào)節(jié)加熱器的功率，調(diào)節(jié)底部熱交換臺的接觸距離進行降溫，以便控制硅錠生長速度和生長方向。·
還用通過設置循環(huán)盤管制冷裝置于坩堝底部，當坩堝加熱結束后，通過啟動制冷裝置循環(huán)冷媒主動將坩堝底部開始冷卻。上述制冷方式中都無法控制坩堝的冷卻位置，也無法控制坩堝內(nèi)多晶硅的生長方向，跟不能控制多晶硅的均勻度，生產(chǎn)出來的多晶硅錠品質(zhì)差，廢料多，生產(chǎn)率低?，F(xiàn)有鑄錠爐如圖I所示，申請?zhí)枮?201010176628. 9的中國專利，具體公開的是雙腔體隔熱籠的晶硅鑄錠爐。然而一種設有隔溫裝置的多晶硅鑄錠爐的冷卻方法及冷卻裝置尚未見報導。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有的技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種能廣出聞品質(zhì)多晶娃淀的實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的方法及冷卻裝置。為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術方案是一種實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的方法，基于現(xiàn)有結構的鑄錠爐，將鑄錠爐內(nèi)的隔熱籠結構進行改進；第一步，首先在鑄錠爐的隔熱籠內(nèi)增加一隔溫裝置，將隔熱籠內(nèi)形成兩個封閉的
腔室；第二步，然后在其中上腔室內(nèi)設有上加熱器、坩堝和下加熱器，通過關閉隔溫裝置，啟動上加熱器和下加熱器同時加熱，使坩堝內(nèi)的硅料熔化；第三步，在隔溫裝置下方設有換熱裝置；第四步，控制隔溫裝置開口的大小來控制冷氣量，控制晶硅均勻生長。上述第一步中的隔溫裝置為兩個或兩個以上的隔溫門，將各個隔溫門層疊設置。上述第一步中隔溫裝置為兩層隔溫門時，將第一層隔溫門設置為全封閉隔溫門，將第二層隔溫門設置為中部開口的隔溫門；上述第一步中隔溫裝置根據(jù)熔化后原料對降溫均勻度的要求，將隔溫門設置為N層門；第一層門是全封閉的，將第二層 第N層隔溫門設成中部開口 ；當隔溫門為N層時，設置第N層隔溫門上的開口度大于第N-I隔溫門上的開口度；其中NS 3，N為整數(shù)。將所述第一層隔溫門打開后，其余隔溫門的中部開口處貫穿形成倒金字塔形狀。
一種實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的裝置，基于現(xiàn)有結構的鑄錠爐所述鑄錠爐的隔熱籠內(nèi)設置有隔熱門，將隔熱籠分隔為上、下腔室；所述上腔室為加熱室，其內(nèi)容置有加熱組件和坩堝，用于熔化原料；所述下腔室為制冷室，其內(nèi)容置有制冷組件，用于對坩堝內(nèi)的熔化原料均勻降溫，以便實現(xiàn)晶硅均勻生長。所述上腔室內(nèi)設有定向溫度傳導裝置，將上腔室分為上、下兩個部分；所述上部分設置有上加熱器和坩堝，下部分設置有下加熱器。所述隔熱門為兩層疊加的隔溫門，其中第一層隔熱門為封閉隔熱門；第二層隔熱門為中部開口隔熱門；
所述各層隔熱門貫穿隔熱籠側壁與驅動電機連接，通過驅動電機驅動門板與隔熱籠側壁滑動配合連接，實現(xiàn)隔熱門的開/合；當打開第一層隔熱門時，第二層隔熱門中部開口流過冷空氣；根據(jù)降溫速度及降溫均勻度的要求，通過打開第二層隔熱門使中部開口更大來控制冷卻氣體的傳入量，最終控制冷卻速度，控制結晶。所述隔熱門設置為N層隔熱門；第一層隔熱門為封閉隔熱門，其他隔熱門設為中部開口 ；當隔熱門為第N層時，設置第N層隔熱門上的開口度大于第N-I隔熱門上的開口度；其中N蘭3，N為整數(shù)。所述每個隔熱門尾端與隔熱籠側壁上設有的卡槽對接，所述隔熱門的材質(zhì)為固化碳纖維；所述開口為正方形、長方形開口。本發(fā)明的優(yōu)點是I、本發(fā)明制冷方法是將鑄錠爐加設有隔溫裝置，該方法新穎巧妙有效將爐內(nèi)冷熱分隔開，控制上下溫度梯度。2、本發(fā)明制冷方法中可以設置成N層隔溫門，該倒金字塔結構可以更準確控制導入氣體量和冷卻位置，使降溫速度和降溫位置可控。


圖I是本發(fā)明基于的現(xiàn)有鑄錠爐結構圖。圖2是本發(fā)明的整體結構示意圖。圖3是本發(fā)明的隔溫門結構示意圖。圖4是本發(fā)明的隔溫門中部開口結構示意圖。圖5是本發(fā)明的多個隔溫門中部開口結構示意圖。圖6是本發(fā)明的多層門疊放結構示意圖。
具體實施例方式如附1-6所示，一種實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的方法，基于現(xiàn)有結構的鑄錠爐，將鑄錠爐內(nèi)的隔熱籠7結構進行改進；第一步，首先在鑄錠爐的隔熱籠7內(nèi)增加一隔溫裝置4，將隔熱籠7內(nèi)形成兩個封閉的腔室；第二步，然后在其中上腔室內(nèi)設有上加熱器I、坩堝2和下加熱器6，通過關閉隔溫裝置4，啟動上加熱器I和下加熱器6同時加熱，使坩堝2內(nèi)的硅料熔化；第三步，在隔溫裝置4下方設有換熱裝置5 ;第四步，控制隔溫裝置4開口的大小來控制冷氣量，控制晶硅均勻生長。所述換熱裝置5采用水冷換熱盤。所述隔溫裝置4采用多個隔溫門。上述第一步中的隔溫裝置4為兩個或兩個以上的隔溫門，將各個隔溫門層疊設置。上述第一步中隔溫裝置4為兩層隔溫門時，將第一層隔溫門設置為全封閉隔溫門，將第二層隔溫門設置為中部開口的隔溫門；上述第一步中隔溫裝置4根據(jù)熔化后原料對降溫均勻度的要求，將隔溫門設 置為N層門；第一層門是全封閉的，將第二層 第N層隔溫門設成中部開口；當隔溫門為N層時，設置第N層隔溫門上的開口度大于第N-1隔溫門上的開口度；其中N ^ 3，N為整數(shù)。將所述第一層隔溫門打開后，其余隔溫門的中部開口處貫穿形成倒金字塔形狀。一種實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的冷卻裝置，基于現(xiàn)有結構的鑄錠爐，所述鑄錠爐的隔熱籠7內(nèi)設置有隔熱門，將隔熱籠7分隔為上、下腔室；所述上腔室為加熱室，其內(nèi)容置有加熱組件和坩堝2，用于熔化原料，所述加熱組件為上、下加熱器1、6。所述下腔室為制冷室，其內(nèi)容置有制冷組件，用于對坩堝2內(nèi)的熔化原料均勻降溫，所述制冷組件為水冷換熱盤，以便實現(xiàn)晶硅均勻生長。所述上腔室內(nèi)設有定向溫度傳導裝置3，將上腔室分為上、下兩個部分；所述上部分設置有上加熱器I和坩堝2，下部分設置有下加熱器6。所述定向溫度傳導裝置3為現(xiàn)有產(chǎn)品，如采用定向送風的風扇，定向送風的風機，定向送風的風道等。所述隔熱門為兩層疊加的隔溫門，其中第一層隔熱門為封閉隔熱門；第二層隔熱門為中部開口隔熱門；所述各層隔熱門貫穿隔熱籠7側壁與驅動電機連接，通過驅動電機驅動門板與隔熱籠7側壁滑動配合連接，實現(xiàn)隔熱門的開/合；當打開第一層隔熱門時，第二層隔熱門中部開口流過冷空氣；根據(jù)降溫速度及降溫均勻度的要求，通過打開第二層隔熱門使中部開口更大來控制冷卻氣體的傳入量，最終控制冷卻速度，控制結晶。所述隔熱門設置為N層隔熱門；第一層隔熱門為封閉隔熱門，其他隔熱門設為中部開口 ；當隔熱門為第N層時，設置第N層隔熱門上的開口度大于第N-I隔熱門上的開口度；其中N蘭3，N為整數(shù)。所述每個隔熱門尾端與隔熱籠7側壁上設有的卡槽對接，所述隔熱門的材質(zhì)為固化碳纖維；所述開口為正方形、長方形開口。操作過程為通過控制上、下加熱器6的功率，打開隔熱門，連通水冷換熱盤，使硅料下溫度下降形成溫度梯度，并通過改變隔熱門的開口大小來控制換氣量的大小，進而控制晶體生長的速度。打開第一層隔熱門，實現(xiàn)第二層隔熱門中部開口貫通，使冷卻氣體導入進行換熱；還可根據(jù)降溫速度及降溫均勻度的要求，通過再打開第二層隔溫門使中部開口最大來控制冷卻氣體的傳入量，最終控制坩堝2內(nèi)均勻生長晶硅錠。實施例采用現(xiàn)有多晶硅鑄錠爐，熔煉450kg多晶硅鑄錠，歷經(jīng)52小時，毛錠成品率66% ；采用本發(fā)明制冷裝置后生長晶硅后，同樣熔煉450kg多晶硅鑄錠，歷經(jīng)46小時，毛錠成品率72%。
權利要求
1.一種實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的方法，基于現(xiàn)有結構的鑄錠爐，其特征在于 將鑄錠爐內(nèi)的隔熱籠結構進行改進； 第一步，首先在鑄錠爐的隔熱籠內(nèi)增加一隔溫裝置，將隔熱籠內(nèi)形成兩個封閉的腔室; 第二步，然后在其中上腔室內(nèi)設有上加熱器、坩堝和下加熱器，通過關閉隔溫裝置，啟動上加熱器和下加熱器同時加熱，使坩堝內(nèi)的硅料熔化； 第三步，在隔溫裝置下方設有換熱裝置； 第四步，控制隔溫裝置開口的大小來控制冷氣量，控制晶硅均勻生長。
2.按權利要求I所述的方法，其特征在于 上述第一步中的隔溫裝置為兩個或兩個以上的隔溫門，將各個隔溫門層疊設置。
3.按權利要求I所述的方法，其特征在于 上述第一步中隔溫裝置為兩層隔溫門時，將第一層隔溫門設置為全封閉隔溫門，將第二層隔溫門設置為中部開口的隔溫門。
4.按權利要求I所述的方法，其特征在于 上述第一步中隔溫裝置根據(jù)熔化后原料對降溫均勻度的要求，將隔溫門設置為N層門；第一層門是全封閉的，將第二層 第N層隔溫門設成中部開口 ； 當隔溫門為N層時，設置第N層隔溫門上的開口度大于第N-1隔溫門上的開口度； 其中N蘭3，N為整數(shù)。
5.按權利要求I所述的方法，其特征在于 將所述第一層隔溫門打開后，其余隔溫門的中部開口處貫穿形成倒金字塔形狀。
6.一種實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的冷卻裝置，基于現(xiàn)有結構的鑄錠爐，其特征在于 所述鑄錠爐的隔熱籠內(nèi)設置有隔熱門，將隔熱籠分隔為上、下腔室； 所述上腔室為加熱室，其內(nèi)容置有加熱組件和坩堝，用于熔化原料； 所述下腔室為制冷室，其內(nèi)容置有制冷組件，用于對坩堝內(nèi)的熔化原料均勻降溫，以便實現(xiàn)晶硅均勻生長。
7.按權利要求6所述的冷卻裝置，其特征在于 所述上腔室內(nèi)設有定向溫度傳導裝置，將上腔室分為上、下兩個部分； 所述上部分設置有上加熱器和坩堝，下部分設置有下加熱器。
8.按權利要求6所述的冷卻裝置，其特征在于 所述隔熱門為兩層疊加的隔溫門，其中第一層隔熱門為封閉隔熱門；第二層隔熱門為中部開口隔熱門； 所述各層隔熱門貫穿隔熱籠側壁與驅動電機連接，通過驅動電機驅動門板與隔熱籠側壁滑動配合連接，實現(xiàn)隔熱門的開/合； 當打開第一層隔熱門時，第二層隔熱門中部開口流過冷空氣；根據(jù)降溫速度及降溫均勻度的要求，通過打開第二層隔熱門使中部開口更大來控制冷卻氣體的傳入量，最終控制冷卻速度，控制結晶。
9.按權利要求6所述的冷卻裝置，其特征在于 所述隔熱門設置為N層隔熱門；第一層隔熱門為封閉隔熱門，其他隔熱門設為中部開Π ；當隔熱門為第N層時，設置第N層隔熱門上的開口度大于第N-I隔熱門上的開口度； 其中N蘭3，N為整數(shù)。
10.按權利要求6所述的冷卻裝置，其特征在于 所述每個隔熱門尾端與隔熱籠側壁上設有的卡槽對接，所述隔熱門的材質(zhì)為固化碳纖維；所述開口為正方形、長方形開口。
全文摘要
本發(fā)明公開一種實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的方法，基于現(xiàn)有結構的鑄錠爐，將鑄錠爐內(nèi)的隔熱籠結構進行改進；第一步，首先在鑄錠爐的隔熱籠內(nèi)增加一隔溫裝置，將隔熱籠內(nèi)形成兩個封閉的腔室；第二步，然后在其中上腔室內(nèi)設有上加熱器、坩堝和下加熱器，通過關閉隔溫裝置，啟動上加熱器和下加熱器同時加熱，使坩堝內(nèi)的硅料熔化；第三步，在隔溫裝置下方設有換熱裝置；第四步，控制隔溫裝置開口的大小來控制冷氣量，控制晶硅均勻生長。該冷卻方法通過隔熱門，巧妙地將爐內(nèi)冷熱分隔開；該方法通過控制上下加熱器的功率，形成上下溫度梯度，通過打開隔熱門的每層可以控制開口的大小來控制通氣量，控制冷卻速度；該方法結構簡單，操作方便。
文檔編號C30B28/06GK102912412SQ20121017733
公開日2013年2月6日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權日2012年6月1日
發(fā)明者樊海艷 申請人:沈陽森之洋光伏科技有限公司