專利名稱：具有低能耗熱場結(jié)構(gòu)的鑄錠爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具有低能耗熱場結(jié)構(gòu)的鑄錠爐。
背景技術(shù)：
在太陽能光伏領(lǐng)域，利用定向凝固的方法生產(chǎn)多晶硅錠是普遍采用的方法，其基本原理是將多晶硅原料放置在石英陶瓷坩堝中，坩堝的上方和四側(cè)設(shè)置加熱器，其都置于一個可開合的保溫籠內(nèi)，化料時保溫籠合上呈封閉狀態(tài)，長晶時提升桿提升側(cè)面籠體，和底板分開實現(xiàn)散熱，獲得縱向溫度梯度，硅溶液在坩堝底部開始結(jié)晶，逐漸向上生長，達(dá)到定向凝固的目的。但石墨助凝塊散發(fā)熱量，其四周與中心散熱量不均衡，使得橫向溫度梯度增大，一般四周散熱大，中間散熱小，導(dǎo)致生長界面下凹。晶體中橫向存在較大的溫度梯度，使晶體匯總產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，提高了位錯密度。保溫籠的提升過程中，石墨件不停摩擦，使 得碳粉掉落較易進(jìn)入硅料中，污染晶錠。同時熱場散熱通道過大，能耗相對較高。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中之不足，提供一種節(jié)約能耗、降低污染、可提高晶體質(zhì)量的具有低能耗熱場結(jié)構(gòu)的鑄錠爐。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種具有低能耗熱場結(jié)構(gòu)的鑄錠爐，包括設(shè)置在爐體內(nèi)的保溫籠體，放置多晶硅料的坩堝設(shè)在保溫籠體內(nèi)，坩堝上方設(shè)有上加熱器，坩堝下方設(shè)有下加熱器，下加熱器與坩堝下底部之間設(shè)有熱交換塊，所述的熱交換塊支撐在坩堝底部，熱交換塊下部具有進(jìn)氣通道和出氣通道。為提高保溫籠體的保溫效果，加快籠體內(nèi)溫度的升高，所述的保溫籠體的內(nèi)壁設(shè)有采用高熱阻碳膜制成的保溫內(nèi)層。所述的進(jìn)氣通道和出氣通道位于熱交換塊下面中心且出氣通道緊貼在進(jìn)氣通道兩側(cè)，可起到產(chǎn)生晶體中間優(yōu)先成核的作用。所述的進(jìn)氣通道和出氣通道為矩陣排列，這樣可以產(chǎn)生數(shù)個與通道位置相對應(yīng)的優(yōu)先成核點(diǎn)。本實用新型的有益效果是本實用新型采用如上結(jié)構(gòu)后，在長晶階段，通過熱交換塊下面的進(jìn)氣通道和出氣通道，通入氦氣或氬氣，使得坩堝底部對應(yīng)通道處優(yōu)先生長，形成微突界面，結(jié)合調(diào)整進(jìn)氣通道的排布，可以控制長晶初期的成核。長晶后期，調(diào)節(jié)氣體通入量，使得硅的結(jié)晶界面形成一個垂直的溫度梯度場，從下往上逐步結(jié)晶，由于熱場結(jié)構(gòu)緊湊且保溫內(nèi)層高反膜的作用，減少了熱輻射損失，所產(chǎn)晶錠所需能耗?。磺艺麄€過程無石墨部件的活動和摩擦，同時由于保溫層的覆蓋作用，熱場部件碳釋放很少，晶錠的碳污染也較少。
以下結(jié)合附圖
和實施方式對本實用新型進(jìn)一步說明。[0010]圖I是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I.保溫籠體2.坩堝3.上加熱器4.下加熱器5.熱交換塊6.進(jìn)氣通道7.出氣通道8.內(nèi)保溫層
具體實施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。這些附圖僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。如圖I所示的一種具有低能耗熱場結(jié)構(gòu)的鑄錠爐，包括設(shè)置在爐體內(nèi)的保溫籠體1，放置多晶硅料的坩堝2設(shè)在保溫籠體I內(nèi)，坩堝2上方設(shè)有上加熱器3，坩堝2下方設(shè)有下加熱器4，下加熱器4與坩堝2下底部之間設(shè)有熱交換塊5，所述的熱交換塊5支撐在坩堝2底部，熱交換塊5下部具有進(jìn)氣通道6和出氣通道7。 為提高保溫籠體I的保溫效果，加快籠體內(nèi)溫度的升高，所述的保溫籠體I的內(nèi)壁設(shè)有采用高熱阻碳膜制成的保溫內(nèi)層8。所述的進(jìn)氣通道6和出氣通道7位于熱交換塊5底面中心且出氣通道7緊貼在進(jìn)氣通道6兩側(cè)，可起到產(chǎn)生晶體中間優(yōu)先成核的作用。所述的進(jìn)氣通道6和出氣通道7為矩陣排列，這樣可以產(chǎn)生數(shù)個與通道位置相對應(yīng)的優(yōu)先成核點(diǎn)。鑄錠時，在坩堝2內(nèi)裝滿硅料后，放置于熱交換塊5上，閉合保溫籠體1，將爐體抽真空，達(dá)到工藝要求真空度后，上加熱器3和下加熱器4開始工作，初步預(yù)熱后逐漸通入氬氣，但爐體仍然保持在負(fù)壓狀態(tài)，由于保溫籠體I和高反射的保溫內(nèi)層8的保溫作用，可以將保溫籠體I內(nèi)的溫度很塊升高到1500°C左右的高溫，使硅料在十多個小時內(nèi)升溫融化。進(jìn)入長晶階段，按照工藝設(shè)定，上加熱器3繼續(xù)加熱，保持上部熔體所需要的溫度，下加熱器4停止加熱，通過熱交換塊5下面的進(jìn)氣通道6，通入氦氣，熱交換塊5換熱，使得坩堝2底部對應(yīng)通道處優(yōu)先生長，形成微突界面。根據(jù)工藝要求，調(diào)節(jié)氦氣通入量，使得硅的結(jié)晶界面形成一個垂直的溫度梯度場，從下往上逐步結(jié)晶，所產(chǎn)晶錠所需能耗小，碳污染較少。上述實施方式只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本實用新型的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有低能耗熱場結(jié)構(gòu)的鑄錠爐，包括設(shè)置在爐體內(nèi)的保溫籠體(I)，放置多晶硅料的坩堝(2)設(shè)在保溫籠體(I)內(nèi)，坩堝(2)上方設(shè)有上加熱器(3)，坩堝(2)下方設(shè)有下加熱器(4)，下加熱器(4)與坩堝(2)下底部之間設(shè)有熱交換塊(5)，其特征是所述的熱交換塊(5)支撐在坩堝(2)底部，熱交換塊(5)下部具有進(jìn)氣通道(6)和出氣通道(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有低能耗熱場結(jié)構(gòu)的鑄錠爐，其特征是所述的保溫籠體(I)的內(nèi)壁設(shè)有采用高熱阻碳膜制成的保溫內(nèi)層(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有低能耗熱場結(jié)構(gòu)的鑄錠爐，其特征是所述的進(jìn)氣通道(6)和出氣通道(7)位于熱交換塊(5)下面中心且出氣通道(7)緊貼在進(jìn)氣通道(6)兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有低能耗熱場結(jié)構(gòu)的鑄錠爐，其特征是所述的進(jìn)氣通道(6)和出氣通道(7)為矩陣排列。
專利摘要本實用新型公開了一種具有低能耗熱場結(jié)構(gòu)的鑄錠爐，包括設(shè)置在爐體內(nèi)的保溫籠體，放置多晶硅料的坩堝設(shè)在保溫籠體內(nèi)，坩堝上方設(shè)有上加熱器，坩堝下方設(shè)有下加熱器，下加熱器與坩堝下底部之間設(shè)有熱交換塊，所述的熱交換塊支撐在坩堝底部，熱交換塊下部具有進(jìn)氣通道和出氣通道。本實用新型可以控制長晶初期的成核，使得硅的結(jié)晶界面形成一個垂直的溫度梯度場，從下往上逐步結(jié)晶，由于熱場結(jié)構(gòu)緊湊且保溫層高反膜的作用，減少了熱輻射損失，所產(chǎn)晶錠所需能耗??；且整個過程無石墨部件的活動和摩擦，同時由于保溫層的覆蓋作用，熱場部件碳的釋放很少，晶錠的碳污染也較少。
文檔編號C30B29/06GK202492615SQ201220067469
公開日2012年10月17日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者陳雪 申請人:常州天合光能有限公司