本實(shí)用新型涉及光伏制造領(lǐng)域，特別是涉及一種多晶硅鑄錠爐。

背景技術(shù)：

太陽能光伏發(fā)電是一種可持續(xù)能源，近年來在各國(guó)都得到了迅速的發(fā)展。目前應(yīng)用最普遍的是晶體硅太陽能電池，晶體硅太陽能電池主要由單晶硅片或多晶硅片制成。其中多晶硅片以產(chǎn)能高、能耗低、成本低占據(jù)主導(dǎo)地位，鑄錠爐是多晶硅片生產(chǎn)過程中的核心設(shè)備。

目前現(xiàn)有的鑄錠爐的長(zhǎng)晶過程通過提升隔熱籠或降隔熱底板方式來降溫。隨著光伏行業(yè)的不斷發(fā)展，鑄錠爐尺寸的增大，這種熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)存在硅錠越大，等溫線分布越不均勻，橫向溫度梯度越大等困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)上述鑄錠爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)熱場(chǎng)難以控制、等溫線分布不均勻，橫向溫度梯度大的問題，提供一種橫向溫度梯度均勻的多晶硅鑄錠爐。

一種多晶硅鑄錠爐，包括：

爐體；

設(shè)置于所述爐體內(nèi)的坩堝，用于盛放晶體硅；

位于所述坩堝頂部的頂部加熱器；

位于所述坩堝外側(cè)壁的側(cè)部加熱器；

包裹所述坩堝外側(cè)壁、頂部加熱器及側(cè)部加熱器的隔熱籠；

位于所述坩堝底部的底部加熱器，所述頂部加熱器、側(cè)部加熱器以及底部加熱器用于對(duì)所述坩堝加熱；

以及設(shè)置于底部加熱器與所述坩堝底部之間的冷卻裝置，用于通過冷卻氣體對(duì)所述爐體內(nèi)散熱。

上述多晶硅鑄錠爐可利用上述冷卻裝置的氣冷的方式對(duì)上述坩堝的底部進(jìn)行冷卻、由于對(duì)坩堝底部快速、均勻的進(jìn)行散熱，有利于提升橫向溫度梯度均勻性。

在其中一個(gè)實(shí)施方式中，所述冷卻裝置包括：

熱交換平臺(tái)，具有第一中空腔；

連接于所述熱交換平臺(tái)的進(jìn)氣管，冷卻氣體通過所述進(jìn)氣管進(jìn)入所述熱交換平臺(tái)的中空腔內(nèi)；

連接于所述熱交換平臺(tái)的石墨立柱，具有第二中空腔，進(jìn)入所述熱交換平臺(tái)中空腔內(nèi)的冷卻氣體經(jīng)過所述石墨立柱排出爐體外。

在其中一個(gè)實(shí)施方式中，所述進(jìn)氣管由所述爐體的底部進(jìn)入所述爐體內(nèi)。

在其中一個(gè)實(shí)施方式中，所述熱交換平臺(tái)由所述石墨立柱支撐連接。在其中一個(gè)實(shí)施方式中，所述多晶硅鑄錠爐還包括真空泵，用于通過所述進(jìn)氣管向所述熱交換平臺(tái)通入氣體。

在其中一個(gè)實(shí)施方式中，所述底部加熱器具有至少一個(gè)加熱組件，所述加熱組件包括：

一對(duì)加熱條；

連接于該對(duì)加熱條之間的兩個(gè)連接板，所述兩個(gè)連接板分別設(shè)置于所述加熱條的兩端；

設(shè)置于其中一個(gè)所述連接板的石墨電極，以使電流通過所述石墨電極流入所述加熱條。

在其中一個(gè)實(shí)施方式中，所述石墨電極通過所述爐體的側(cè)壁伸出爐體外，以外接加熱電路。

在其中一個(gè)實(shí)施方式中，所述底部加熱器具有三個(gè)并列設(shè)置加熱組件，該三個(gè)加熱組件共用一個(gè)與石墨電極相對(duì)的連接板。

在其中一個(gè)實(shí)施方式中，所述底部加熱器的工作功率范圍為40KW至80KW。

在其中一個(gè)實(shí)施方式中，所述多晶硅鑄錠爐還包括：

設(shè)置于所述坩堝外側(cè)壁與所述側(cè)部加熱器之間的石墨護(hù)板；

設(shè)置于所述坩堝底板與所述底部加熱器之間的石墨底板；

設(shè)置于所述頂部加熱器外側(cè)的頂部保溫板；

設(shè)置于所述側(cè)部加熱器外側(cè)的側(cè)部保溫板。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施方式的多晶硅鑄錠爐的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施方式的多晶硅鑄錠爐的底部加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“設(shè)置于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施方式公開了一種多晶硅鑄錠爐100，該多晶硅鑄錠爐100包括爐體110、坩堝120、隔熱籠130、加熱裝置及冷卻裝置150。

具體地，上述坩堝120設(shè)置于上述爐體110內(nèi)，用于盛放晶體硅，該晶體硅在該坩堝120進(jìn)行生長(zhǎng)。上述加熱裝置包括頂部加熱器141、側(cè)部加熱器142及底部加熱器143，頂部加熱器141位于上述坩堝120的頂部，側(cè)部加熱器142位于上述坩堝120的外側(cè)壁，上述底部加熱器143位于上述坩堝120的底部，上述頂部加熱器141、側(cè)部加熱器142及底部加熱器143用于對(duì)上述坩堝120進(jìn)行加熱。

上述冷卻裝置150設(shè)置在上述底部加熱器143的下側(cè)，用于通過冷卻氣體對(duì)所述爐體內(nèi)散熱。具體地，上述冷卻裝置150包括熱交換平臺(tái)151、進(jìn)氣管152、石墨立柱153，上述熱交換平臺(tái)151具有第一中空腔(圖未示)，該第一中空腔分布在上述熱交換平臺(tái)內(nèi)部，上述進(jìn)氣管152連接于上述熱交換平臺(tái)151的進(jìn)氣管，冷卻氣體通過所述進(jìn)氣管進(jìn)入所述熱交換平臺(tái)的中空腔內(nèi)，上述石墨立柱153具有第二中空腔，該第二中空腔貫穿上述石墨立柱153的頂部及底部，進(jìn)入上述熱交換平臺(tái)151的冷卻氣體可經(jīng)過所述石墨立柱排出爐體外。

上述進(jìn)氣管152可連接熱交換平臺(tái)151下側(cè)面的中間位置，這樣，由上述進(jìn)氣管152進(jìn)入上述交換平臺(tái)151的冷卻氣體能夠由上述熱交換平臺(tái)151中間位置迅速地向四周擴(kuò)散，達(dá)到利用上述交換平臺(tái)151快速地對(duì)坩堝120底部進(jìn)行散熱。

上述石墨立柱153連接熱交換平臺(tái)151下側(cè)面的接近邊緣的位置，石墨立柱153，該石墨立柱153一方面作為進(jìn)入熱交換平臺(tái)151的冷卻氣體的出氣管，另一方面該石墨立柱153與上述熱交換平臺(tái)151支撐連接，以作為上述用于支撐上述熱交換平臺(tái)151的支撐柱。

上述多晶硅鑄錠爐100還可以包括一真空泵(圖未示)，該真空泵用于連接上述進(jìn)氣管152及石墨立柱153的一端，使上述真空泵、進(jìn)氣管152、熱交換平臺(tái)151及石墨立柱153形成一氣路的回路。由上述真空泵提供動(dòng)力，氣體由進(jìn)氣管152進(jìn)入上述熱交換平臺(tái)151，并在熱交換平臺(tái)151的第一中空腔充分地吸收上述爐體110內(nèi)，特別是接近坩堝120底部的熱量，并通過上述石墨立柱153的第二中空腔快速的帶走所吸收的熱量。其中，進(jìn)入該爐體內(nèi)的上述冷卻氣體的壓力與爐體內(nèi)的原有的壓力基本保持一致，在上述晶體硅的長(zhǎng)晶階段，不打開隔熱籠，通過上述冷卻氣體對(duì)坩堝底部進(jìn)行散熱。

本實(shí)施方式中，通入上述進(jìn)氣管152的氣體為惰性氣體，例如該惰性氣體可以為氬氣等。上述真空泵設(shè)置在上述爐體110的外部，且該真空泵可以為羅茨真空泵組，但本實(shí)用新型對(duì)真空泵的類型不限于此，只要能夠達(dá)到本實(shí)用新型目的均可。

上述底部加熱器143具有至少一個(gè)加熱組件，本實(shí)施方式中，該加熱組件為三個(gè)，每個(gè)加熱組件包括一對(duì)加熱條1431，該對(duì)加熱條1431并排設(shè)置，該對(duì)并排設(shè)置的加熱條1431之間的對(duì)應(yīng)兩端連接有兩個(gè)連接板，分別為第一連接板1432及第二連接板1433，其中一個(gè)連接板(例如是第一連接板1432)設(shè)置有石墨電極1434，上述加熱條1431通過經(jīng)過由石墨電極1434進(jìn)入加熱條1431的電流而發(fā)出熱量，進(jìn)而對(duì)坩堝120的底部進(jìn)行加熱。

上述三個(gè)加熱組件并列設(shè)置。其中，與每個(gè)石墨電極1434相對(duì)一端的連接板(例如是第二連接板1433)將該三個(gè)加熱組件連接于一體。換言之，該三個(gè)加熱組件共用一個(gè)與石墨電極1434的連接板1433。

上述石墨電極1434通過上述爐體110的側(cè)壁伸出，以外接加熱電路，這樣有利于提高加熱電路的安全系數(shù)，其加熱電路的線路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。

本實(shí)施方式中，上述底部加熱器的工作功率范圍為40KW至80KW。

上述多晶硅鑄錠爐100還包括石墨護(hù)板161、石墨底板162、頂部保溫板171及側(cè)部保溫板172，上述石墨護(hù)板161設(shè)置于所述坩堝120的外側(cè)壁與所述側(cè)部加熱器142之間的；石墨底板162設(shè)置于所述坩堝120的底板與底部加熱器143之間的；頂部保溫板171設(shè)置于所述頂部加熱器141外側(cè)，用于對(duì)坩堝120的頂部進(jìn)行保溫；側(cè)部保溫板172設(shè)置于所述側(cè)部加熱器142外側(cè)，用于對(duì)坩堝120的側(cè)部位置進(jìn)行保溫。

上述多晶硅鑄錠爐100首先需要將達(dá)到一定純度要求的多晶硅裝入上述坩堝120中，并按工藝要求首先需要進(jìn)行抽真空工序，達(dá)到一定真空度后進(jìn)行爐體整體檢漏操作，泄漏率滿足要求繼續(xù)進(jìn)行加熱工序。此時(shí)上述加熱裝置開始工作，當(dāng)坩堝120的溫度達(dá)到1500℃左右后，進(jìn)入融化工序，加熱裝置的功率輸出可采用溫度控制，通過測(cè)溫儀檢測(cè)溫度的變化調(diào)節(jié)加熱器功率，使?fàn)t內(nèi)頂側(cè)底各位置的溫度均符合工藝設(shè)定。持續(xù)十多個(gè)小時(shí)后將固態(tài)硅料全部融化成液態(tài)，并穩(wěn)定一段時(shí)間后，通過高溫將硅料及熱場(chǎng)中的雜質(zhì)揮發(fā)出來，充分將雜質(zhì)排出。接著將溫度下降至硅結(jié)晶點(diǎn)附近，為晶體生長(zhǎng)做準(zhǔn)備。

長(zhǎng)晶階段不需要開啟上述隔熱籠130，只需要利用上述冷卻裝置150對(duì)坩堝底部進(jìn)行冷卻。將坩堝底部的熱量帶出爐體110外，此時(shí)底部溫度首先降低，形成自下而上的溫度梯度，進(jìn)而使得長(zhǎng)晶速度更加穩(wěn)定。

上述多晶硅鑄錠爐100可利用上述冷卻裝置150的氣冷的方式對(duì)上述坩堝120的底部進(jìn)行冷卻、由于對(duì)坩堝底部快速、均勻的進(jìn)行散熱，有利于提升橫向溫度梯度均勻性。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。