[发明专利]硅芯方锭铸锭炉热场结构

说明书

本发明涉及一种硅芯方锭铸锭炉热场结构，它包括石墨块(1)，所述石墨块(1)上设置有定向导气块(2)，所述定向导气块(2)上设置有坩埚(4)，所述坩埚(4)外侧设置有定位块(3)，所述坩埚(4)外侧设置有加热器(5)，所述加热器(5)外侧设置有保温层(6)，所述保温层(6)外侧设置有炉体(7)。本发明一种硅芯方锭铸锭炉热场结构，它通过增加了下侧加热器和顶层加热器，能够对坩埚内硅料进行有效加热，并且能够方便的调节垂直方向的温度梯度场，通过外侧保温层控制散热，使硅能定向结晶，其结晶凝固过程得到有效控制，提高了多晶硅铸锭的质量和产品尺寸。

技术领域

本发明涉及一种硅芯方锭铸锭炉热场结构，属于多晶硅生产技术领域。

背景技术

目前，目前国内生产多晶硅的工艺大部分都是常规三氯氢硅氢还原法，即改良西门子法，改良西门子法或其他类似方法生产大直径多晶硅的主要设备是多晶硅还原炉，多晶硅还原炉在细长的硅芯上通上电源，使硅芯加热发红，直至表面温度达到1100摄氏度，通入高纯的三氯氢硅和氢气，使其在高温下发生氢还原反应，使三氯氢硅中的硅分子堆积在硅芯上，使其的直径不断地增大，通常，硅芯的直径在7-10毫米，可以是圆形也可以是方型，或是其他形状，最终通过氢还原反应使直径不断地增大到120-200毫米，生产出高纯太阳能级6N或电子级11N的多晶硅。

目前硅芯的制备方法有二种，传统的方法是用CZ法(区熔提拉法)，即把直径在20-50毫米的硅棒在充满惰性气体的真空炉膛内用高频感应加热，使其顶部局部熔化，从上部放入1根直径在5-10毫米的籽晶，然后慢慢向上提拉，使其成为直径在7-10毫米，长度在1900-3000毫米之间的细长硅芯，其缺点是提拉速度慢，一般为8-12毫米/分钟，拉制1根2米的硅芯需要4小时，生产效率低，电力消耗大，设备投资大。

另一种是用金刚石工具切割法，美国Diamond Wire Technology公司研制出采用金刚石线的数控多晶硅细长硅芯多线切割机床，用于硅芯的制备。通过利用电镀上金刚石微粒的细钢丝线在被加工工件上高速地往复运动或单向移动，将硅棒压在该机床用金刚石线交叉组成的方形线网上，从而将该硅棒切割成细长的硅芯。其优点十分明显，10-12小时可以切割出200根左右2米长的7X7或8X8毫米的方形硅芯，电力消耗小，加工效率高。

多晶硅铸锭炉是一种硅原料重融设备，用于低成本生产太阳能级多晶硅铸锭，其作用是将多晶硅原料按照设定的工艺，经过加热融化、定向结晶、退火、冷却等阶段后成为沿一定方向生长的多晶硅锭。多晶硅铸锭过程中，其所处的环境即为多晶硅铸锭炉热场。通过该热场能够提供多晶硅融化所需的热能，还能提供合理的温度梯度，以便能够得到合乎要求的沿固定方向生长的多晶硅锭。但是，现有的多晶硅铸锭炉热场结构不合理，其加热器加热不均匀，定向导气块气体走向单一，进气口冷量足够，出气口冷量不足，无法为多晶硅锭提供具有较好的温度梯度场的生长环境，由此，影响了多晶硅锭的结晶质量以及硅芯方锭的尺寸。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种硅芯方锭铸锭炉热场结构，它通过增加了下侧加热器和顶层加热器，能够对坩埚内硅料进行有效加热，并且能够方便的调节垂直方向的温度梯度场，通过外侧保温层控制散热，使硅能定向结晶，其结晶凝固过程得到有效控制，提高了多晶硅铸锭的质量和产品尺寸。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种硅芯方锭铸锭炉热场结构，它包括石墨块，所述石墨块上设置有定向导气块，所述定向导气块上设置有坩埚，所述坩埚外侧设置有定位块，所述坩埚外侧设置有加热器，所述加热器外侧设置有保温层，所述保温层外侧设置有炉体。