專利名稱：冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器及多晶硅生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)太陽能多晶硅用的定向凝固器及使用該定向凝固器生產(chǎn)多晶硅的方法。
背景技術(shù)：
目前，高純硅的生產(chǎn)方法主要有西門子法和冶金法兩種，但無論哪一種方法，都要用到定向凝固工藝和坩堝。定向凝固都是采用鑄錠爐，大約需要50-60小時出一爐，每爐產(chǎn)量一般為450公斤，耗電最低都在IOOOOkwh以上。采用的坩堝都是高純石英陶瓷燒制的石英坩堝，內(nèi)部涂氮化硅層，這種坩堝目前最大容量只有450公斤，市場價格均在4000元以上，而且這種產(chǎn)品是一次性的。太陽能行業(yè)發(fā)展遲緩的最大原因就是多晶硅生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本居高不下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有多晶硅生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高的問題，進(jìn)而提供一種冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器及多晶硅生產(chǎn)方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器，包括石墨加熱板、氮化硅涂層、高純石英粉涂層、耐火層、保溫膨脹層、爐殼和底座，所述爐殼設(shè)置在底座的上面，爐殼內(nèi)依次設(shè)有保溫膨脹層、耐火層、高純石英粉涂層和氮化硅涂層，石墨加熱板設(shè)置在爐殼的上部，所述底座內(nèi)設(shè)有通氣或者通水的管路，底座上設(shè)有通氣或者通水的管路接口，所述爐殼為鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，爐殼的厚度為18 25mm，所述保溫膨脹層的材料為保溫纖維氈，保溫膨脹層的厚度為20 40mm,所述耐火層的材質(zhì)是粘土磚或高招磚,耐火層的厚度為65 100mm,所述高純石英粉涂層的厚度為5 IOmm,所述氮化娃涂層的厚度為2 5mm,所述定向凝固器裝盛硅液的容量為800 2000千克。一種使用冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器生產(chǎn)多晶硅的方法，將硅液裝入定向凝固器后，把石墨加熱板放入硅液下部，然后把定向凝固器整體放在底座上對定向凝固器的底部進(jìn)行冷卻，并緩慢向上移動石墨加熱板，使定向凝固器內(nèi)下部的硅液逐漸凝固；定向凝固的時間為8 15小時，最后定向凝固器上部剩余的硅液返回上一提純工藝流程重新進(jìn)行提純。本發(fā)明的定向凝固器除高純石英粉涂層和氮化硅涂層不能多次使用外，保溫膨脹層和耐火層均可多次重復(fù)使用。本發(fā)明的工藝采用定向凝固器底部冷卻工藝，達(dá)到除雜的目的。本發(fā)明降低了生產(chǎn)成本，縮短了定向凝固時間，增加了一次定向凝固的產(chǎn)量，提高了生產(chǎn)效率。


圖I是本發(fā)明一種冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器的外部結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明一種冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一種冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器的俯視圖；圖4是本發(fā)明一種冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中附圖標(biāo)記9是硅液。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實施例。如圖I 圖4所示，本實施例所涉及的一種冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器，包括石墨加熱板I、氮化硅涂層2、高純石英粉涂層3、耐火層4、保溫膨脹層5、爐殼6和底座7，所述爐殼6設(shè)置在底座7的上面，爐殼6內(nèi)依次設(shè)有保溫膨脹層5、耐火層4、高純 石英粉涂層3和氮化硅涂層2，石墨加熱板I設(shè)置在爐殼6的上部，所述底座7內(nèi)設(shè)有通氣或者通水的管路，底座7上設(shè)有通氣或者通水的管路接口 8，所述爐殼6為鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，爐殼6的厚度為18 25mm，所述保溫膨脹層5的材料為保溫纖維氈，保溫膨脹層5的厚度為20 40mm,所述耐火層4的材質(zhì)是粘土磚或高招磚,耐火層4的厚度為65 100mm,所述高純石英粉涂層3的厚度為5 IOmm,所述氮化娃涂層2的厚度為2 5mm,所述定向凝固器裝盛硅液的容量為800 2000千克。所述爐殼6為方形結(jié)構(gòu)或圓形結(jié)構(gòu)，所述保溫膨脹層5、耐火層4、高純石英粉涂層3和氮化硅涂層2隨爐殼6為方形結(jié)構(gòu)或圓形結(jié)構(gòu)。所述爐殼6的厚度為20mm。所述保溫膨脹層5的厚度為30mm。所述耐火層4的厚度為80mm。所述高純石英粉涂層3的厚度為7mm，所述氮化硅涂層2的厚度為3mm。本發(fā)明定向凝固器放于底座上，該底座可以對定向凝固器下部進(jìn)行冷卻。定向凝固器內(nèi)的娃液中有一浸入式加熱裝置即石墨加熱板，以保持與其接觸的娃液一直處于液態(tài)。一種使用冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器生產(chǎn)多晶硅的方法，將硅液裝入定向凝固器后，把浸入式加熱裝置即石墨加熱板放入硅液下部，然后把定向凝固器整體放在底座上對定向凝固器的底部進(jìn)行冷卻，并緩慢向上移動石墨加熱板，使定向凝固器內(nèi)下部的娃液逐漸凝固；定向凝固的時間為8 15小時,最后定向凝固器上部剩余的娃液返回上一提純工藝流程重新進(jìn)行提純。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，這些具體實施方式
都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器，其特征在于，包括石墨加熱板、氮化硅涂層、高純石英粉涂層、耐火層、保溫膨脹層、爐殼和底座，所述爐殼設(shè)置在底座的上面，爐殼內(nèi)依次設(shè)有保溫膨脹層、耐火層、高純石英粉涂層和氮化硅涂層，石墨加熱板設(shè)置在爐殼的上部，所述底座內(nèi)設(shè)有通氣或者通水的管路，底座上設(shè)有通氣或者通水的管路接口，所述爐體和墨加熱板及底座之間是完全獨立的結(jié)構(gòu)，可以移動和分離；所述爐斷殼為鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，爐殼的厚度為18 25mm，所述保溫膨脹層的材料為保溫纖維氈，保溫膨脹層的厚度為20 40mm,所述耐火層的材質(zhì)是粘土磚或高招磚,耐火層的厚度為65 100mm,所述高純石英粉涂層的厚度為5 10_，所述氮化硅涂層的厚度為2 5_，所述定向凝固器裝盛硅液的容量為800 2000千克。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器，其特征在于，所述爐殼為方形結(jié)構(gòu)或圓形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器，其特征在于，所述爐殼的厚度為20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器，其特征在于，所述保溫膨脹層的厚度為30mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器，其特征在于，所述耐火層的厚度為80mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器，其特征在于，所述高純石英粉涂層的厚度為7mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器，其特征在于，所述氮化硅涂層的厚度為3mm。
8.一種使用權(quán)利要求I所述定向凝固器生產(chǎn)多晶硅的方法，其特征在于，將硅液裝入定向凝固器后，把石墨加熱板放入硅液下部，然后把定向凝固器整體放在底座上對定向凝固器的底部進(jìn)行冷卻，并緩慢向上移動石墨加熱板，使定向凝固器內(nèi)下部的硅液逐漸凝固；定向凝固的時間為8 15小時，最后定向凝固器上部剩余的硅液返回上一提純工藝流程重新進(jìn)行提純。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅用定向凝固器及多晶硅生產(chǎn)方法，所述定向凝固器爐殼內(nèi)依次設(shè)有保溫膨脹層、耐火層、高純石英粉涂層和氮化硅涂層，石墨加熱板設(shè)置在爐殼的上部，所述底座內(nèi)設(shè)有通氣或者通水的管路。方法是將硅液裝入定向凝固器后，把石墨加熱板放入硅液下部，然后把定向凝固器整體放在底座上對定向凝固器的底部進(jìn)行冷卻，定向凝固時間為8～15小時。本發(fā)明的定向凝固器除高純石英粉涂層和氮化硅涂層不能多次使用外，保溫膨脹層和耐火層均可多次重復(fù)使用。采用定向凝固器底部冷卻和移動加熱炭板的工藝，達(dá)到分凝除雜的目的。與常規(guī)的定向凝固裝置相比其結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，定向凝固時間短，一次定向凝固的產(chǎn)量高。
文檔編號C01B33/021GK102862986SQ20121011565
公開日2013年1月9日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者張振海, 楊大偉 申請人:北京民海艷科技有限公司