[实用新型]一种底部散热的感应熔炼多晶硅铸锭炉

说明书

技术领域

本实用新型属于用物理冶金技术提纯多晶硅的技术领域，特别涉及一种感应加热多晶硅铸锭炉。

背景技术

高纯多晶硅是制备太阳能电池的主要原料。目前多晶硅感应熔炼炉是冶金法提纯多晶硅的重要设备，该设备可以使多晶硅原料从块状或粉状熔化冷却后形成铸锭，铸锭经过切方和切片就可以制作太阳能电池片。

在工业生产中，由于硅粉的粒度小，其孔隙率较大。将硅粉装满坩埚，经熔炼后凝固的铸锭的体积只能占坩埚体积的50%~60%，熔炼所需的石英坩埚是工业生产中的消耗品，如此低出成率消耗，将导致坩埚的利用率低，成本高。为了提高坩埚的利用率，增加硅锭高度，在坩埚的上方设置一个加料的装置。当温度升高后，石英坩埚内的硅粉熔化，料斗内的硅粉落入坩埚内继续熔化。料斗的装入会增加初始硅粉的质量，抵消因孔隙率过大造成的质量损失。

在实际应用的过程中，发现在料斗内的硅料在熔化的过程中会形成结壳。而且由于料斗的设计，铸锭顶部缺少了发热体。顶部热源的缺失就不能保证正常的温度梯度，会导致多晶硅铸锭的凝固顺序不能一直是由下而上的顺序，这样会使形成的多晶硅铸锭的晶粒杂乱，杂质不在最顶端富集，降低产品的出成率。以前的定向凝固炉的设计中，都是设计使用一层隔热板，铸锭的散热能力不可控制，温度梯度是根据调节发热体的功率来完成的，这样会导致一些能量的耗散，生产成本上升。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述不足问题，提供一种底部散热的感应熔炼多晶硅铸锭炉，增加坩埚容量的同时，防止硅料结壳，定向凝固控制精度高。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种底部散热的感应熔炼多晶硅铸锭炉，感应线圈的内部装有保温套筒，保温套筒的上面活动安装保温套盖，保温套盖通过保温盖连杆连接到炉盖上，保温套筒的里面套装石墨套筒，保温套筒和石墨套筒均固定在支架上，石墨套筒的上面安装料斗支架，料斗支架的上面安装石墨料斗，料斗支架和石墨料斗共同围成一个加料的空间，石墨料斗的开口处是石墨盘，石墨盘由石墨杆连接到顶部螺杆，顶部螺杆由顶部变速箱、伺服电机共同控制升降，炉底部分的水冷铜托盘通过底座支架连接在炉底盖上，石墨支架直接支撑在水冷铜托盘上，石墨托盘支撑在石墨支架上，石墨托盘上面是石墨坩埚，石墨坩埚里面套装石英坩埚。

所述水冷铜托盘与石墨托盘之间有保温层，保温层采用三层碳毡，分别是下散热挡板、上散热挡板、碳毡圈，可移动的下散热挡板和上散热挡板分别连接动力系统。

所述动力系统由螺杆、变速器、伺服电机和连接件构成。

所述水冷盘入水口、水冷盘出水口是水冷铜托盘冷却水口。

本实用新型利用感应熔炼的原理，使石英坩埚内的硅粉熔化，保温后撤掉底部的隔热板，逐渐冷却，形成多晶硅铸锭。为了能提高石英坩埚的利用率，设计在坩埚上部添加石墨料斗，增加坩埚的容量。为了防止硅料在料斗内结壳，设计了一种石墨盘捣料装置，不仅可以解决料斗内硅料结壳的问题，还可以做为热源，改善热场，具体是利用石墨盘的移动将硅料推到坩埚内部，解决实际生产中遇到的问题。石墨盘会在凝固的最后阶段为铸锭的顶端加热，保证硅锭的定向生长。感应熔炼完成后，硅锭的体积占坩埚总体积的80%，大幅提高了坩埚的使用效率，降低了生产成本，增加了产出。本实用新型对底部散热的装置进行了改进，设计使用二级散热改善感应熔炼中的热场分布，增加了能量的利用率，降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型俯视图。

图中：1.顶部螺杆，2.顶部变速箱，3.伺服电机，4.石墨杆，5.保温盖连杆，6.炉盖，7.保温套盖，8.石墨盘，9.保温套筒，10.石墨料斗，11.料斗支架，12.感应线圈，13.石墨坩埚壁，14.石英坩埚，15.炉体，16.石墨坩埚底，17.支架，18.石墨托盘，19.石墨支架，20.下保温毡套筒，21.炉底盖，22.水冷铜托盘，23.底座支架，24.水冷盘入水口，25.水冷盘出水口，26.下散热挡板，27.上散热挡板，28.碳毡圈，29.石墨套筒，30.进气阀，31.机械泵，32.罗茨泵，33.螺杆，34.变速器，35.伺服电机，36.连接件。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型，但本实用新型并不局限于具体实施例。

实施例