[发明专利]一种带有载气加热装置的多晶铸锭炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶铸锭炉，尤其涉及一种带有载气加热装置的多晶铸锭炉，属于晶体生长设备领域。

背景技术

多晶铸锭炉包括炉体、隔热笼、加热器、换热平台、引流装置。加热器包括顶加热器和侧加热器，设置在隔热笼内；换热平台通过石墨立柱装配于下炉体并位于隔热笼内。装满硅料的坩埚放置在换热平台上，位于侧加热器内；引流装置贯穿并装配在隔热笼的顶隔热板上，其下端出口对着坩埚的中心部，用于输运载气。铸锭炉采用四侧面、顶面五面加热，则坩埚内液态硅的四边侧的温度高于中部的温度，将形成四边侧的液态硅上浮、中部的液态硅下沉的自然对流流场。四边侧温度较高的液态硅中熔解的某些杂质(如碳、氮)的熔解度若达到或接近饱和，当其流到中部时，由于温度降低，杂质熔解度达到过饱和，将导致杂质如碳、氮等形核析出；杂质核随着液流下沉温度下降并逐步生长形成杂质夹杂物。冷载气经引流装置的出口集中垂直地吹射液态硅的中心区域，载气从该区域液态硅中带走大量的热量，造成该中心区域液态硅温度进一步下降，过冷度增强，从而促进液态硅中的杂质如碳、氮等杂质过饱和形核析出，并促进杂质核生长形成宏观杂质，如碳化硅杂质、氮化硅杂质。碳化硅杂质具有电活性，影响太阳能电池的转化效率。因此，亟需开发一种带有载气加热装置的多晶铸锭炉，把冷载气经加热成温度较高的热载气后，再由引流装置吹射坩埚中的液态硅，以减少液态硅中载气导致的杂质形核及杂质核生长。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种带有载气加热装置的多晶铸锭炉。以克服现有技术中所存在的问题：冷载气集中吹射液态硅表面的某一区域，如中部区域，载气从该区域带走大量的热量，造成该区域大幅降温，液态硅过冷，促进液态硅中杂质形核及杂质核生长形成杂质夹杂物。

本发明的技术方案是提供一种带有载气加热装置的多晶铸锭炉，包括装配于铸锭炉内用于向炉内输送载气的引流装置，其设计要点在于：还包括用于加热载气的加热装置，所述加热装置的输出端和引流装置的输入端相连通，输入端和载气的输气管连通。

在应用中，本发明多晶铸锭炉还有如下进一步优选的技术方案。

优选地，所述加热装置为空气加热器，空气加热器的壳体内设置隔热层，空气加热器的输出端和引流装置的输入端通过配接管道连通，输入端和载气的输气管连通；所述配接管道的外部包覆隔热层。

优选地，所述空气加热器为肋管式空气加热器。

优选地，所述加热装置为加热管，所述加热管设置于铸锭炉的隔热笼内，加热管的输出端和引流装置的输入端通过配接管道连通，输入端和载气的输气管连通。

优选地，所述加热管迂回分布，设置于铸锭炉的加热器和隔热笼之间。

优选地，所述加热管为翅片管，设置于加热器的顶加热器和隔热笼的顶隔热板之间。

优选地，所述肋管、加热管的材质为钼、钨或钛。

本发明多晶铸锭炉带有载气加热装置，冷载气先经加热装置加热后形成温度较高的热载气，而后将该热载气经引流装置吹射坩埚内的硅料。当载气的温度低于液态硅的温度时，载气从所吹射区域的液态硅中所带走的热量少，载气所吹射区域的液态硅的局域温度降幅大大减少，过冷度减小，液态硅中载气导致的杂质的形核机率减少，降低甚至消除了液态硅中由载气所促进的杂质的形成；当载气的温度高于所吹射区域的液态硅的温度时，载气对所吹射区域的液态硅补给热量，使该区域液态硅的温度升高，减少液态硅中径向的温度差，抑制该区域液态硅中的杂质形核，消除了载气所促进的杂质的形成，提高晶体的质量。

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种带有载气加热装置及其导流装置的多晶铸锭炉。以克服现有技术中所存在的问题：冷载气集中吹射液态硅表面的某一区域，载气对液态硅产生载气应力，而没有形成沿液态硅中心作周向分布的载气应力，液态硅中难以形成旋转流场，不利于杂质的挥发，以及不利于杂质的输运和均匀分布，导致晶体的径向电阻率差异大；另一方面，冷载气从该区域带走大量的热量，造成该区域降温，导致液态硅组份过冷，促进液态硅中杂质形核及杂质核生长形成杂质夹杂物。