本實用新型涉及一種多晶硅電池片生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多晶硅鑄錠爐，尤其是一種多晶硅鑄錠爐保護氣熱循環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

多晶硅電池片的生產(chǎn)工序包括：坩堝噴涂→填料→鑄錠→切割成塊→線割成片→清洗干燥→檢測→包裝，其中，鑄造多晶硅錠是一道重要的工藝，多晶硅鑄錠的質(zhì)量將直接影響太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率和質(zhì)量。

鑄造多晶硅錠，是將填料后的坩堝放置在鑄錠爐內(nèi)，經(jīng)過爐腔抽空、加熱、熔化、長晶、退火、冷卻后，完成硅錠的鑄造?，F(xiàn)有技術(shù)中多晶硅鑄錠爐內(nèi)設(shè)有頂部加熱器和側(cè)面加熱器，頂部加熱器和側(cè)面加熱器設(shè)為一體，通過頂部銅電極與爐體固定，頂部加熱器和側(cè)面加熱器提供熱量。

在多晶硅錠鑄造的整個過程中，為保證硅鑄錠生產(chǎn)過程中適當(dāng)?shù)膲毫爸車臍夥找恢?，并及時帶走從硅原料中揮發(fā)出的雜質(zhì)，需要持續(xù)從石英坩堝上方通過石墨蓋板中央的開孔通入保護氣體，并流經(jīng)硅料表面。常是直接在石墨蓋板上開進氣孔，然后通過進氣管將保護氣以直通的方式通入內(nèi)腔以帶走雜質(zhì)氣體，但直通的方式不能形成有效的回流，因而通常存在雜質(zhì)氣體去除效果不好的狀況。

此外，當(dāng)保護氣體與石墨護罩接觸時會帶入熱場揮發(fā)物雜質(zhì)(主要為一氧化碳)，這些揮發(fā)物雜質(zhì)中的一部分在氣流分布不當(dāng)?shù)那闆r下將繼續(xù)隨氣流進入到硅料(包括硅原料、硅原料熔化后形成的硅熔液，以及硅熔液凝固后形成的硅錠)中，最終導(dǎo)致硅錠的碳元素含量或其它雜質(zhì)含量偏高，影響硅錠作為太陽能級硅原料使用的效能。

此外，如果將氬氣保護氣及其含有的一氧化碳氣體排放進入大氣，不僅存在一氧化碳爆炸或?qū)е鹿と嗣簹庵卸镜奈：?，且昂貴的保護氣直接排放造成生產(chǎn)成本增高。

此外，作為尾氣的保護氣內(nèi)含有大量的熱能直接排放也會造成巨大的能耗，且新鮮保護氣直接進入鑄錠爐內(nèi)也會吸收大量熱能而對內(nèi)部硅料融化及結(jié)晶造成較大影響而影響品質(zhì)。

因此，如何實現(xiàn)熱能的有效循環(huán)回收及尾氣處理，是本實用新型需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種多晶硅鑄錠爐，其通過保護氣熱循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置，有效提高了鑄錠爐的能效并減少環(huán)境污染。

為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種多晶硅鑄錠爐保護氣熱循環(huán)系統(tǒng)，所述鑄錠爐包括：爐體，所述爐體上設(shè)置有進氣管，所述爐體內(nèi)設(shè)置有保溫護罩，所述保溫護罩內(nèi)設(shè)置有坩堝、對應(yīng)所述坩堝的石墨護罩、對應(yīng)所述石墨護罩的頂部加熱器及側(cè)部加熱器以及位于所述石墨護罩底部的散熱平臺，所述頂部加熱器與側(cè)部加熱器由安裝在所述爐體頂部的外部加熱銅電極控制以實現(xiàn)對石墨護罩頂部及側(cè)部的外部加熱，所述保溫護罩及散熱平臺通過設(shè)置在所述爐體底部的石墨支柱來支撐，所述散熱平臺支撐所述石墨護罩；

所述進氣管的出口處設(shè)置有高純度耐高溫材質(zhì)制備的螺旋槳，通過進氣管的高速保護氣氣流沖擊螺旋槳后使螺旋槳旋轉(zhuǎn)，進而使得進入所述石墨護罩腔室內(nèi)的保護氣形成有效的螺旋流動，并進一步帶動硅液流動而有效排出硅液內(nèi)部雜質(zhì)；所述石墨護罩包括石墨底板、石墨側(cè)板及石墨蓋板，所述石墨底板支撐所述坩堝；所述進氣管通過所述石墨蓋板連通至所述石墨護罩內(nèi)部空間，所述石墨側(cè)板與石墨蓋板上設(shè)置有所述排氣孔，所述排氣孔排出的尾氣經(jīng)設(shè)置的集氣罩集氣后通過排氣管排出至所述爐體外部，并導(dǎo)入至熱交換器對尾氣進行熱交換處理；經(jīng)過所述熱交換器處理的尾氣導(dǎo)入吸收器的吸收液內(nèi)，且所述吸收器具有攪拌器用于攪拌吸收液；經(jīng)吸收后的尾氣經(jīng)干燥器干燥后導(dǎo)入至尾氣回收罐，尾氣回收罐內(nèi)的保護氣經(jīng)導(dǎo)氣管引出并經(jīng)過所述熱交換器并與尾氣實現(xiàn)熱交換預(yù)熱后進入所述進氣管，經(jīng)所述進氣管及螺旋槳循環(huán)進入所述石墨護罩腔室內(nèi)。

其中，所述石墨側(cè)板的排氣孔設(shè)置在高于所述坩堝上邊緣的位置處；所述石墨蓋板的排氣孔對應(yīng)開設(shè)在所述集氣罩的下方。

進一步的，所述石墨側(cè)板通過長度方向的卡槽與所述石墨底板周向凸出的卡塊卡合連接；所述石墨底板上位于周向的卡塊內(nèi)側(cè)設(shè)置有集液槽。

其中，所述集液槽呈方形環(huán)狀，所述集液槽的外側(cè)壁沿高度方向與所述石墨側(cè)板的內(nèi)側(cè)壁平齊，所述集液槽的內(nèi)徑小于所述坩堝的外徑，所述集液槽的深度小于所述石墨底板厚度的二分之一。

通過上述技術(shù)方案，本實用新型提供的多晶硅鑄錠爐：

①首先，其通過在進氣管的出口處設(shè)置高純度耐高溫材質(zhì)制備的螺旋槳，通過進氣管的高速保護氣氣流沖擊螺旋槳后使螺旋槳旋轉(zhuǎn)，進而使得進入所述石墨護罩腔室內(nèi)的保護氣形成有效的螺旋流動，并進一步帶動硅液流動而有效排出硅液內(nèi)部雜質(zhì)，廢氣通過設(shè)置在所述石墨護罩上的排氣孔導(dǎo)出至所述石墨護罩的腔室外部，從而有效提高了硅液中雜質(zhì)的排出效率，確保了多晶硅的質(zhì)量；

②其次，經(jīng)集氣罩集氣后將混合氣經(jīng)排氣管排出至熱交換器進行熱交換后的尾氣進入吸收器以吸收一氧化碳，凈化后的保護氣經(jīng)干燥后進入尾氣回收罐以重復(fù)使用，有效避免了一氧化碳氣體進入大氣而導(dǎo)致危害發(fā)生，且凈化后的保護氣可以重復(fù)回收使用而降低了使用成本；

③而且，尾氣回收罐內(nèi)的保護氣通過導(dǎo)氣管直接經(jīng)過熱交換器與尾氣實現(xiàn)熱交換進行預(yù)熱，不僅有效回收了尾氣的熱能，且預(yù)熱后的保護氣進入鑄錠爐內(nèi)可以極大降低鑄錠爐的熱能損耗并避免鑄錠爐內(nèi)熱量的變化影響硅料融化及結(jié)晶，從而實現(xiàn)了降低能耗與提高產(chǎn)品品質(zhì)的雙重功效；

④通過石墨底板上一圈凸起的卡塊，并配合集液槽回收利用，即使出現(xiàn)硅液溢流狀況，也會由于集液槽的集液以及卡塊的阻斷而避免硅液進入鑄錠爐，有效確保了鑄錠爐的操作安全性以及減少資源浪費。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本實用新型實施例所公開的具有保護氣熱循環(huán)系統(tǒng)的多晶硅鑄錠爐結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例所公開的多晶硅鑄錠爐的坩堝組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中數(shù)字表示：

11.爐體 12.保溫護罩 13.石墨支柱

14.散熱平臺 15.石墨護罩 16.頂部加熱器

17.側(cè)部加熱器 18.外部加熱銅電極 19.進氣管

20.坩堝 21.排氣孔 22.螺旋槳

23.集氣罩 24.排氣管 25.熱交換器

26.石墨蓋板 27.吸收器 28.尾氣回收罐

29.導(dǎo)氣管 31.石墨側(cè)板 32.石墨底板

33.卡塊 34.集液槽

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

參考圖1，本實用新型提供的多晶硅鑄錠爐尾氣處理裝置，鑄錠爐包括：爐體11，爐體11上設(shè)置有進氣管19，爐體11內(nèi)設(shè)置有保溫護罩12，保溫護罩12內(nèi)設(shè)置有坩堝20、對應(yīng)坩堝20的石墨護罩15、對應(yīng)石墨護罩15的頂部加熱器16及側(cè)部加熱器17以及位于石墨護罩15底部的散熱平臺14，頂部加熱器16與側(cè)部加熱器17由安裝在爐體11頂部的外部加熱銅電極18控制以實現(xiàn)對石墨護罩15頂部及側(cè)部的外部加熱，保溫護罩12及散熱平臺14通過設(shè)置在爐體11底部的石墨支柱13來支撐，散熱平臺14支撐石墨護罩15；進氣管19的出口處設(shè)置有高純度耐高溫材質(zhì)制備的螺旋槳22，通過進氣管19的高速保護氣氣流沖擊螺旋槳22后使螺旋槳22旋轉(zhuǎn)，進而使得進入石墨護罩15腔室內(nèi)的保護氣形成有效的螺旋流動，并進一步帶動硅液流動而有效排出硅液內(nèi)部雜質(zhì)，廢氣通過設(shè)置在石墨護罩15上的排氣孔導(dǎo)出至石墨護罩15的腔室外部，從而有效提高了硅液中雜質(zhì)的排出效率，確保了多晶硅的質(zhì)量；

其中，石墨護罩15包括石墨蓋板26、石墨側(cè)板31及石墨底板32；進氣管19通過石墨蓋板26連通至石墨護罩15內(nèi)部空間，石墨側(cè)板31與石墨蓋板26上設(shè)置有排氣孔21，排氣孔21排出的尾氣經(jīng)設(shè)置的集氣罩23集氣后通過排氣管24排出至爐體11外部，并導(dǎo)入至熱交換器25對尾氣進行熱交換處理；

其中，石墨側(cè)板31的排氣孔21設(shè)置在高于坩堝20上邊緣的位置處；石墨蓋板26的排氣孔21對應(yīng)開設(shè)在集氣罩23的下方；

其中，經(jīng)過熱交換器25熱交換后的尾氣導(dǎo)入吸收器27內(nèi)的吸收液內(nèi)，通常采用銅洗液[[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3＝＝[Cu(NH3)3CO]Ac]或亞銅鹽(CuCl)的氨水溶液或鹽酸溶液吸收一氧化碳，且吸收器27具有攪拌器用于攪拌吸收液；經(jīng)吸收后的尾氣導(dǎo)入至尾氣回收罐28，以確保昂貴的保護氣經(jīng)干燥后可以重復(fù)使用；

然后，經(jīng)吸收后的尾氣經(jīng)干燥器干燥后導(dǎo)入至尾氣回收罐28，尾氣回收罐28內(nèi)的保護氣經(jīng)導(dǎo)氣管29引出并經(jīng)過熱交換器25并與尾氣實現(xiàn)熱交換預(yù)熱后進入進氣管19，經(jīng)進氣管19及螺旋槳22循環(huán)進入石墨護罩15的腔室內(nèi)。

參考圖2，石墨側(cè)板31通過長度方向的卡槽與石墨底板32周向凸出的卡塊33卡合連接；石墨底板32上位于周向的卡塊33內(nèi)側(cè)設(shè)置有集液槽34；集液槽34呈方形環(huán)狀，集液槽34的外側(cè)壁沿高度方向與石墨側(cè)板31的內(nèi)側(cè)壁平齊，集液槽34的內(nèi)徑小于坩堝20的外徑，集液槽34的深度小于石墨底板32厚度的二分之一。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。