[发明专利]一种低杂质多晶硅铸锭炉

说明书

本发明的一种低杂质多晶硅铸锭炉，属于多晶硅铸锭领域，具有铸锭炉体、隔热笼、热交换台、石英坩埚、坩埚底板、石墨护板、石墨加热器、石墨支撑腿、侧部保温毡、顶部保温毡、底部保温毡、钼制盖板、用于调节钼制盖板的盖板调节装置、实现氩气在石英坩埚上方水平层流运动的进气管装置、贴合在侧部保温毡四周底部的组合保温块、固定在底部保温毡四周边缘端部且与组合保温块相适配固定的挡热毡、以及用于封闭或开启底部保温毡开口处的热源调节毡装置。能够制备低杂质多晶硅定，应力和位错少，提高多晶硅产品的整体质量以及少数载流子寿命。

技术领域

本发明涉及多晶硅铸锭领域，更具体的，涉及一种低杂质含量多晶硅铸锭炉。

背景技术

在太阳能电池领域中,多晶硅太阳能电池因为其低成本高效率的优势占据了重要的地位，在多晶铸锭生产中，采用定向凝固的方式生长硅锭，将硅料高温熔融后通过特殊工艺定向冷凝结晶制造成太阳能级多晶硅锭，具有精度高、可靠性高和自动化程度高的特点。

然而在铸锭过程中，由于石墨热场和硅熔体高温反应，即在高温下，硅熔体与石英坩埚接触时，会发生如下反应：Si(液)+SiO2(固)＝2SiO(气)，生成的SiO气体会跟碳杂质发生如下反应：SiO(气)+2C＝CO(气)+SiC(固)；上述反应产生的杂质气体，大量碳杂质进入熔体，若不能被快速带走，硅熔体进行自然对流，导致在硅晶体生长过程中，杂质易在固液界面硅熔体一侧会出现杂质的堆积，容易富集在固液界面处形成形核中心，并导致其它晶向的多晶，从而影响硅片的质量，目前，整个铸锭炉的环境处在氩气氛围之中，同时也会将熔硅中挥发出来的杂质带走，具体是通过一根垂直的石墨进气管将低温的氩气进入炉腔后直吹熔硅表面中心位置，然后四散从硅锭边缘流出，同时携带上熔硅挥发的杂质，经过机械泵抽气，排到炉外；然而由于氩气温度低，直吹熔硅中心表面，会在此处形成局部过冷，不利于熔硅中的杂质分凝，另一方面，由于坩埚和石墨护板高于熔硅表面，由于盖板与石墨护板相对固定，氩气四散横向吹到坩埚壁后，会反弹形成涡流，不利于气体携带杂质及时排出，杂质回落到熔硅之中，形成富集；不利于杂质的快速排杂质。

另外传统的底部保温毡采用整体固定式，且当多晶硅铸锭炉处于长晶阶段时，长晶过程中隔热笼的开度开逐渐最大而使得石英坩埚侧部四周的散出的热量高于石英坩埚底端中部的热量，从而导致石英坩埚侧壁形核，向石英坩埚中心杂乱生长，同时在长晶过程中由于坩埚冷壁现象等原因容易造成坩埚内下部已经结晶的固态硅与坩埚内上部熔体状态的硅之间形成的固液界面呈〝W〞或〝凹〞形，不利于铸锭过程中的应力释放和杂质向边缘运动和偏析，从而在晶体中形成杂质点，降低多晶硅产品的整体质量以及少数载流子寿命。因此，需要提出有效的方案来解决以上问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的一种低杂质含量多晶硅铸锭炉，解决背景技术中的问题。为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种低杂质含量多晶硅铸锭炉，具有铸锭炉体、隔热笼、热交换台、用于承接多晶硅料的石英坩埚、坩埚底板、石墨护板、石墨加热器、呈阵列分布的三个石墨支撑腿、位于所述隔热笼的四周侧壁的侧部保温毡、顶部保温毡、以及固定在所述石墨支撑腿上的底部保温毡；

还具有位于所述石英坩埚开口上方可升降式调节的钼制盖板、用于调节所述钼制盖板的盖板调节装置、实现氩气在所述石英坩埚上方水平层流运动的进气管装置、贴合在所述侧部保温毡四周底部的组合保温块、固定在所述底部保温毡四周边缘端部且与所述组合保温块相适配固定的挡热毡、以及用于封闭或开启所述底部保温毡开口处的热源调节毡装置；

当多晶硅铸锭炉处于熔化阶段时，所述盖板调节装置控制所述钼制盖板下降并置于所述石英坩埚处，所述隔热笼调节使得所述挡热毡与所述组合保温块紧挨设置；所述热源调节毡装置封闭所述底部保温毡开口处对所述石英坩埚内多晶硅加热熔化；