[发明专利]全单晶硅铸锭炉

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池硅锭生产设备技术领域，特别涉及一种全单晶硅铸锭炉。

背景技术

单晶硅是在热场中进行拉制的，热场的优劣对单晶硅质量有很大影响。单晶硅生长过程中，好的热场，能生产出高质量的单晶。不好的热场容易使单晶变成多晶，甚至根本引不出单晶。有的热场虽然能生长单晶，但质量较差，有位错和其他结构缺陷。因此，找到较好的热场条件，配置最佳热场，是非常重要的技术。

现在国内或国外使用的单晶硅铸锭炉存在以下不足之处：1、美国GT铸锭炉五面式加热采用上加热器和四个侧面加热器，无下加热器，在准单晶铸锭过程中，熔化硅料时间长、整个热场横向热场温度梯度大，造成侧面籽晶熔化过多，不利于准单晶的生长。2、德国ALD铸锭炉采用上下加热器，无四个侧面加热器，在准单晶铸锭过程中，侧面热场温度跟不上，不利于准单晶生长。3、有的结构无水冷盘，无法控制单晶生长的方向，会产生大量的多晶，这样硅锭的单晶率较低。4、有的结构水冷盘在隔热笼内部，有两个缺点：A:在开炉后水冷盘不可能断水，这样坩埚下部温度就低，会使得仔晶上部的硅料有可能不融化，而产生多晶，即使熔化,则能耗太高；B:水冷盘在隔热笼内部也就是在高温区内，一直受高温辐射，一旦断水或漏水就会发生不可想象的后果。

发明内容

本发明的目的在于克服以上不足，提供一种全单晶硅铸锭炉，以满足在单晶硅生产中隔热笼内部保持合理的温度梯度，从而保证单晶硅锭的整体质量、提高设备的生产效率。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：

一种全单晶硅铸锭炉，包括炉体、隔热笼、上发热体、下发热体、侧发热体、上坩埚盖板、侧坩埚护板、石英坩埚、热交换台、升降立柱、水冷盘。所述隔热笼内部的上方固定设有上发热体，隔热笼内部的四周固定设有侧发热体，隔热笼中部设有热交换台，热交换台上平面置有石英坩埚，石英坩埚的四周设有侧坩埚护板，侧坩埚护板的上方设有上坩埚盖板，热交换台底部设有下发热体。

所述隔热笼为箱体型，固定在炉体内，可保持硅料融化的温度，使坩埚内仔晶上的硅料完全融化。

所述隔热笼内部的下发热体、热交换台与升降立柱连接；上坩埚盖板、侧坩埚护板、石英坩埚、下发热体、热交换台可随升降立柱一起上下移动，形成工艺要求所需的动态热场。

所述隔热笼底部外侧设有水冷盘，在结晶时隔热笼下部打开暴露水冷盘，使隔热笼内高温辐射到水冷盘上，形成单晶生长的温度梯度，确保单晶硅的生长。

所述热交换台为两层结构，下热交换台与下发热体、升降立柱固定连接；上热交换台为活动式，置于下热交换台上平面，其上放置石英坩埚、侧坩埚护板、上坩埚盖板。

本发明结构合理，采用固定式隔热笼、可升降热交换台及隔热笼底部外的水冷盘，形成了一个更加合理的动态六面热场；六面式热场加热方式采用上、下发热体和一组侧面发热体，三组发热体均可独立控制。使用双层热交换台，转运操作更加方便及安全。从而避免了目前已有技术中的不足之处，使整个热场横向热场梯度小，熔化硅料时间短，提高了单晶率，缩短了工艺周期，提高了设备的生产效率，可节约能耗、降低铸锭生产成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明做进一步详细的说明：

如图1所示，一种全单晶硅铸锭炉，包括炉体1、隔热笼11、上发热体2、下发热体9、侧发热体6、上坩埚盖板3、侧坩埚护板4、石英坩埚5、上热交换台7、下热交换台8、升降立柱10、水冷盘12。

所述隔热笼11为箱体型，固定在炉体1内。

所述隔热笼11内部的上方固定设有上发热体2，隔热笼11内部的四周固定设有侧发热体6，隔热笼11中部设有热交换台，热交换台为两层结构，下热交换台8与下发热体9、升降立柱10固定连接；上热交换台7为活动式，置于下热交换台8的上平面，其上放置石英坩埚5，石英坩埚5的四周设有侧坩埚护板4，侧坩埚护板4的上方设有上坩埚盖板3；上坩埚盖板3、侧坩埚护板4、石英坩埚5、上热交换台7、下热交换台8、下发热体9可随升降立柱10一起上下移动。

所述隔热笼11底部外侧设有水冷盘12。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。