[实用新型]具有低能耗热场结构的铸锭炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有低能耗热场结构的铸锭炉。

背景技术

在太阳能光伏领域，利用定向凝固的方法生产多晶硅锭是普遍采用的方法，其基本原理是：将多晶硅原料放置在石英陶瓷坩埚中，坩埚的上方和四侧设置加热器，其都置于一个可开合的保温笼内，化料时保温笼合上呈封闭状态，长晶时提升杆提升侧面笼体，和底板分开实现散热，获得纵向温度梯度，硅溶液在坩埚底部开始结晶，逐渐向上生长，达到定向凝固的目的。但石墨助凝块散发热量，其四周与中心散热量不均衡，使得横向温度梯度增大，一般四周散热大，中间散热小，导致生长界面下凹。晶体中横向存在较大的温度梯度，使晶体汇总产生较大的热应力，提高了位错密度。保温笼的提升过程中，石墨件不停摩擦，使得碳粉掉落较易进入硅料中，污染晶锭。同时热场散热通道过大，能耗相对较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种节约能耗、降低污染、可提高晶体质量的具有低能耗热场结构的铸锭炉。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有低能耗热场结构的铸锭炉，包括设置在炉体内的保温笼体，放置多晶硅料的坩埚设在保温笼体内，坩埚上方设有上加热器，坩埚下方设有下加热器，下加热器与坩埚下底部之间设有热交换块，所述的热交换块支撑在坩埚底部，热交换块下部具有进气通道和出气通道。

为提高保温笼体的保温效果，加快笼体内温度的升高，所述的保温笼体的内壁设有采用高热阻碳膜制成的保温内层。

所述的进气通道和出气通道位于热交换块下面中心且出气通道紧贴在进气通道两侧，可起到产生晶体中间优先成核的作用。

所述的进气通道和出气通道为矩阵排列，这样可以产生数个与通道位置相对应的优先成核点。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用如上结构后，在长晶阶段，通过热交换块下面的进气通道和出气通道，通入氦气或氩气，使得坩埚底部对应通道处优先生长，形成微突界面，结合调整进气通道的排布，可以控制长晶初期的成核。长晶后期，调节气体通入量，使得硅的结晶界面形成一个垂直的温度梯度场，从下往上逐步结晶，由于热场结构紧凑且保温内层高反膜的作用，减少了热辐射损失，所产晶锭所需能耗小；且整个过程无石墨部件的活动和摩擦，同时由于保温层的覆盖作用，热场部件碳释放很少，晶锭的碳污染也较少。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图中1.保温笼体2.坩埚3.上加热器4.下加热器5.热交换块6.进气通道7.出气通道8.内保温层

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示的一种具有低能耗热场结构的铸锭炉，包括设置在炉体内的保温笼体1，放置多晶硅料的坩埚2设在保温笼体1内，坩埚2上方设有上加热器3，坩埚2下方设有下加热器4，下加热器4与坩埚2下底部之间设有热交换块5，所述的热交换块5支撑在坩埚2底部，热交换块5下部具有进气通道6和出气通道7。

为提高保温笼体1的保温效果，加快笼体内温度的升高，所述的保温笼体1的内壁设有采用高热阻碳膜制成的保温内层8。

所述的进气通道6和出气通道7位于热交换块5底面中心且出气通道7紧贴在进气通道6两侧，可起到产生晶体中间优先成核的作用。

所述的进气通道6和出气通道7为矩阵排列，这样可以产生数个与通道位置相对应的优先成核点。

铸锭时，在坩埚2内装满硅料后，放置于热交换块5上，闭合保温笼体1，将炉体抽真空，达到工艺要求真空度后，上加热器3和下加热器4开始工作，初步预热后逐渐通入氩气，但炉体仍然保持在负压状态，由于保温笼体1和高反射的保温内层8的保温作用，可以将保温笼体1内的温度很块升高到1500℃左右的高温，使硅料在十多个小时内升温融化。进入长晶阶段，按照工艺设定，上加热器3继续加热，保持上部熔体所需要的温度，下加热器4停止加热，通过热交换块5下面的进气通道6，通入氦气，热交换块5换热，使得坩埚2底部对应通道处优先生长，形成微突界面。根据工艺要求，调节氦气通入量，使得硅的结晶界面形成一个垂直的温度梯度场，从下往上逐步结晶，所产晶锭所需能耗小，碳污染较少。

上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。