[实用新型]多晶硅铸锭炉固液界面检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅铸锭炉内设备，具体而言，涉及一种多晶硅铸锭炉固液界面检测装置。

背景技术

多晶硅铸锭炉是太阳能光伏产业中最为重要的设备之一。它通过提炼得到的高纯度硅熔融调整成为适合于制造太阳能电池的材料，采用定向长晶凝固技术将硅原料熔融制成硅锭，之后工序再将硅锭切成硅片供太阳能电池使用。多晶硅铸锭炉生产多晶硅的主要生产工艺有：将高纯度细小颗粒的硅原料（简称籽晶）铺放在坩埚内的底层，然后在其上铺放粗硅原料；接下来进行预热（坩埚的四周和上面设有活动的加热层）使粗硅原料熔化，待粗硅原料全部熔融为液态的硅而籽晶未全部熔化前，开始降温进入结晶阶段；开始结晶时，装有熔融硅料的坩埚不动，将加热层缓慢向上移动，坩埚底部的热量通过加热层与隔热层之间的空隙散发出去，逐渐降低坩埚定向凝固块的温度。在此过程中，已结晶的晶体缓慢生长，而熔融的硅液逐渐减薄。这样在结晶过程中固液界面形成比较稳定的有利于晶体生长的温度梯度，同时固液界面从坩埚底部向上逐渐升高而形成定向结晶的硅锭。

在熔化末期和结晶初期之间，存在如下一个矛盾：即若籽晶剩余的太多就开始结晶会造成有效硅锭的产量低以及对籽晶的浪费，若籽晶全部被熔融再开始结晶则生产出的硅锭质量差，用这种硅锭切成硅片制成的电池光电转换效率低。但是，由于多晶硅铸锭炉内温度高（约1400℃）、热场控制严，现在还未有一个可行的检测装置能实时准确地检测固液界面，使籽晶接近被完全熔融时就开始结晶。目前，固液界面的高度和何时结晶都通过人工经验来判断，这造成硅锭质量差和生产成本高。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种多晶硅铸锭炉固液界面检测装置，以解决现有技术中由人工判断固液界面位置造成的成品硅锭质量差和生产成本高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种多晶硅铸锭炉固液界面检测装置，包括：涡流传感器，用于测量坩埚内部的固液界面，得到关于固液界面高度的电信号；信号处理机，与涡流传感器电连接，用于通过电信号得出固液界面的高度值。

进一步地，涡流传感器设置在多晶硅铸锭炉内的坩埚的底部。

进一步地，涡流传感器包括外壳、外壳内的骨架和缠绕在骨架上的线圈；线圈包括同心同轴布置的发射线圈和补偿线圈以及与发射线圈和补偿线圈轴向有间隔且同轴布置的接收线圈；其中，发射线圈、补偿线圈和接收线圈的导线设置在骨架的线槽中。

进一步地，骨架包括同心同轴且由内向外依次布置的内层骨架、中层骨架和外层骨架，发射线圈的导线绕制在外层骨架的线槽中，补偿线圈的导线绕制在中层骨架或内层骨架的线槽中，以及接收线圈的导线绕制在内层骨架、中层骨架和外层骨架的线槽中。

进一步地，骨架包括同心同轴且由内向外依次布置的内层骨架、中层骨架和外层骨架，发射线圈的导线绕制在外层骨架和中层骨架的线槽中，补偿线圈的导线绕制在内层骨架的线槽中，以及接收线圈的导线绕制在内层骨架、中层骨架和外层骨架的线槽中。

进一步地，发射线圈和补偿线圈的导线的绕制方向相反。

进一步地，线槽的截面形状为弧形或U形。

进一步地，涡流传感器从下往上依次穿过坩埚的定向凝固块和坩埚的石墨防护板。

进一步地，还包括位于多晶硅铸锭炉外的电气室，信号处理机设置在电气室内，涡流传感器与信号处理机通过信号电缆连接。

应用本实用新型的技术方案，通过设置涡流传感器，可以在线实时准确地检测到多晶硅固液界面的高度，从而控制多晶硅的长晶时机，提高硅锭的质量，减少对籽晶的浪费，降低硅锭的生产成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型一个实施例的多晶硅铸锭炉固液界面检测装置的示意图；以及

图2示出了本实用新型一个实施例中的涡流传感器的示意图；以及；

图3示出了图2中A处的局部放大示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。