[实用新型]一种带可升降式保温罩的多晶硅铸锭炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属冶炼设备，特别是一种带可升降式保温罩的多晶硅铸锭炉。

背景技术

多晶硅片是一种制造太阳能硅电池的基础材料，用于制造太阳能硅电池用多晶硅片的多晶硅铸锭的纯度要求很高，在真空炉坩埚内高温融化的多晶硅溶液通常呈现三层结构，底部为比重较重的杂质层，上部为比重较轻的含渣层，只有中间层才是质地较纯的可用层。对于小型坩埚，由于本身容积不大，底部杂质层与上部含渣层比较接近，不仅获得的中间可用层往往很薄，而且纯度也较难保证，所以从此角度来讲，要求坩埚的容积大些、深一些为佳；此外，从物理性能角度分析，熔炼生产多晶硅铸锭的真空炉应当具备能使坩埚内的多晶硅溶液在环境稳定性相当高、无丝毫抖动或振动的环境中逐渐由底部向上逐渐依次缓缓冷却、从底部开始向上逐渐依次定向结晶，以获得晶格排列整齐、确保物理性能一致的多晶硅铸锭。但目前通用的、包含设置有炉体、保温罩、坩埚、料台、升降机构、电加热器件及其供电部件的多晶硅锭结晶炉基本上均不能达到上述要求：首先，在结构形式上，即便是近几年问世的已考虑到定向结晶因素而设计的具有坩埚缓缓下降功能的多晶硅锭结晶炉，升降机构设置在料台下方，内装多晶硅原料的坩埚设置在料台上，坩埚中融化的液态多晶硅溶液具备了从底部开始逐渐降温、定向结晶的条件，但由于机械传动机构工作时避免不了振动和抖动，因而避免不了对坩埚内多晶硅溶液结晶时的干扰、从而影响晶格排列，除结晶质量难保证外，产品质量的稳定性也差；其次，由于坩埚及其内装的多晶硅溶液或原料的总重量作为升降机构的负载直接作用于机械传动机构上，而机械传动机构的承载能力有限，这在一定程度上限制了坩埚的容积量。所以现有的料台可升降式多晶硅锭结晶炉不能满足铸造大尺寸、高纯度多晶硅铸锭的要求。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种带可升降式保温罩的多晶硅铸锭炉，以克服现有的多晶硅锭结晶炉工作时容易受升降机构的干扰、影响结晶质量的不合理结构形式和克服不适宜用于铸造大尺寸、高纯度多晶硅铸锭的弊端。

本实用新型的带可升降式保温罩的多晶硅铸锭炉主体包含设置有炉体、料台、坩埚、保温罩、升降机构和供电部件及电加热器件，坩埚设置在料台上，保温罩覆盖设置在料台上方的坩埚外围，电加热器件固定安装设置在保温罩顶部上，其主体伸置于保温罩内壁与坩埚外围之间的间隙中，供电部件中包含设置有电气控制装置、电极和供电电缆，特征在于：升降机构安装设置在炉盖上，并通过一端固定设置在保温罩顶部上的连动杆与保温罩牵引相连，使保温罩设置为可升降式；供电部件中包含有电气控制装置、水冷式电极和水冷式柔性电缆，所述的电气控制装置包含有保温罩升降控制机构和电加热控制机构，所述的水冷式电极近顶端部上设置有水流进出接口、内部设置有水流通道，由设置在炉盖上的水冷式上电极和对应设置在保温罩顶部上的水冷式下电极构成、所述的水冷式柔性电缆设置在水冷式上电极和水冷式下电极之间，由内部柔性电缆线和外部柔性塑胶管和内部水流通道构成；所述的升降机构由伺服电机、丝杆、滑块及导轨构成的伺服直线运动机构和连动杆充任，以同圆等间距排列的形式安装设置在炉盖上，至少设置有规格和技术指标完全相符的三组，通过输电电缆与电气控制装置中的保温罩升降控制机构电气相连，并由电气控制装置中的保温罩升降控制机构统一控制、同步动作；所述的连动杆主体啮合设置在伺服直线运动机构上，其下端部固定设置在保温罩顶部上；所述的水冷式下上下电极内部和水冷式柔性电缆内部的水流通道互相水路相通；所述的水冷式上电极固定安装设置在炉盖上，通过输电电缆与电加热控制机构电气相连，所述的水冷式下电极固定安装设置在保温罩顶部上，与电加热器件的接线端电气相连，所述的位于上下电极之间的水冷式柔性电缆由内部柔性电缆线软性导线、外部柔性PVC塑胶管和中间水流通道构成；所述的炉体、料台、坩埚和保温罩的基本形状可以按需设置呈方形或圆形。

工作时，坩埚固定设置在料台上，电加热器件随同保温罩覆盖设置在料台上的坩埚周围，冷却水由水冷式上电极上的水流进出接口进入，经水冷式柔性电缆后由水冷式下电极上的水流进出接口流出、进入邻接的另一组供电部件上的水冷式下电极上的水流进出接口，经水冷式柔性电缆后由水冷式上电极上的水流进出接口流出，以确保水冷式上下电极和水冷式柔性电缆的有效工作寿命，当坩埚内的多晶硅原料完全融化后开始结晶时，由保温罩升降控制机构控制升降机构中的伺服电机工作，执行驱动连动杆牵引保温罩按预定的要求缓缓上移的动作，使坩埚底部首先脱离高温区、坩埚内的多晶硅溶液从底部开始缓缓降温、依次冷却，实现定向结晶。