[实用新型]一种多晶硅铸锭炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产设备领域，尤其是一种多晶硅铸锭炉。

背景技术

太阳能电池可以将光能转换为电能，是现代节能社会发展的一个重点。根据基体材料的 不同，现有的太阳能电池分为多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和类单晶硅太阳能电池。 其中，单晶硅太阳能电池的转化效率高，但生产成本也高，多晶硅太阳能电池的转化效率比 单晶硅太阳能电池低1％-2％，但其生产成本也低，而类单晶硅太阳能电池是介于单晶硅电池 和多晶硅太阳能电池之间的电池。综合考虑，目前市场上的太阳能电池仍以多晶硅太阳能电 池为主。

现有用于生产多晶硅太阳能电池的多晶硅锭通常采用铸锭工艺制的，铸锭工艺一般是通 过多晶硅铸锭炉实现的，现有的多晶硅铸锭炉包括，包括炉体，炉体上设置有抽气孔，所述 炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩放置在下托保温板上，保温罩与下托保温板共同 构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有能够使保温罩上下移动的升降杆，所述保温隔热笼内 设置有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所 述石墨底板放置在热交换平台上，坩埚放置在石墨底板上，坩埚护板设置在坩埚外侧，侧部 加热器设置在坩埚护板的外侧，石墨盖板设置在坩埚上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方， 所述热交换平台通过石墨立柱固定在炉体底部，坩埚护板的上端设置有尾气排放孔，还包括 进气管，所述进气管依次穿过炉体、保温罩、顶部加热器、石墨盖板后伸入坩埚内。

目前的铸锭工艺，首先是经过喷涂-装料工序后，再进入铸锭工序。

喷涂：硅料高温熔化后会与坩埚发生反应，引入杂质，并且造成粘锅，影响硅锭的质量， 所以需要在坩埚与硅料之间喷涂一层氮化硅溶液，利用氮化硅可以有效的隔离硅料与坩埚， 氮化硅溶液喷涂完成以后，再进行高温烘干，将氮化硅溶液中的水分蒸发，就可以使坩埚内 壁附着一层氮化硅涂层。

装料：坩埚烘干以后，将散碎的硅料，按顺序、要求及重量将硅料装入坩埚中。

装完料的坩埚就可以进行下一步的铸锭工艺，首先将装好料的坩埚装入铸锭炉的炉体内， 按要求装好后，将铸锭炉合盖，合盖以后的铸锭炉，就形成一个密封的腔室，将装好硅料的 坩埚密封在铸锭炉内部，开始运行铸锭工艺，整个铸锭工艺分6个过程，抽真空-加热-熔化- 长晶-退火-冷却。

S11、抽真空：将炉体内的空气从抽气孔抽走，防止升温的过程中空气中的氧气与硅料发 生氧化反应，影响硅锭质量。抽真空是利用真空泵将炉体内的空气抽出，直到达到设备开启 要求。

S12、加热：抽真空完成以后，进入加热阶段，加热是为了快速使硅料升温接近熔化温度， 此时炉腔内的环境为真空环境，可以有利于将附着在硅料表面的水蒸气，通过抽真空的方法 抽出，并且快速升温。

S13、熔化：熔化过程中，需要在密封的腔室内填充氩气，避免附着在坩埚内壁的氮化硅 涂层发生分解反应，氩气是通过进气管充入炉体内。熔化开始后，炉体内开始充气，按工艺 程序充气到规定压力后，开始动态保持。

S14、长晶：熔化完成的硅料，开始进行长晶，长晶的过程是将炉体内部的保温罩向上升， 液态硅从底部开始散热，底部的液态硅变成固态硅，并伴随着保温罩的上升及热量的散失， 缓慢向上凝固，直至整个硅锭凝固完成。

S15、退火：由于长晶过程在底部开始，并伴随保温罩升起，直至顶部，这样顶底之间因 为散热的原因，就会存在一定得温度差，产生内应力。退火的作用就是在保证恒温环境下， 消除温度差，从而消除内应力。

S16、冷却：在炉腔内快速冷却硅锭到出炉温度。