專利名稱：多晶硅鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多晶硅鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，屬多晶硅鑄錠爐 熱場結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制造技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)背景太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源.也是清潔能源。 在太陽能的有效利用當(dāng)中，大陽能光電利用是近些年來發(fā)展最快，最 具活力的研究領(lǐng)域，并由此研制和開發(fā)了太陽能電池。制作太陽能電 池主要是以硅材料為主，是以高純度多晶硅原料定向凝固鑄錠，經(jīng)各 項參數(shù)測定，將滿足要求的硅塊切片封裝加工成最終產(chǎn)品。多晶硅鑄錠爐是一種硅重熔設(shè)備，用于生產(chǎn)大量合格的太陽能級 多晶硅鑄錠。生產(chǎn)中，將達(dá)到一定純度要求的多晶硅裝入爐中，按工 藝要求加熱熔化、定向長晶、熱處理、冷卻出爐。多晶硅重熔長晶的 這樣一個核心環(huán)境，我們稱之為熱場。熱場不單為多晶硅熔化提供大 量的熱能，在長晶過程中又提供合理的溫度梯場以得到合乎要求的多 晶硅晶體。鑄造多晶硅中存在大量的晶界，晶界是指晶粒與晶粒之間的分界 面，潔凈的晶界不是電活性的，但對少數(shù)載流子壽命并無影響或者只 有微小的影響，但是雜質(zhì)易于在晶界處偏聚或沉淀，此時晶界將具有 電活性，會顯著降低少數(shù)載流子壽命，晶界越多影響越大。但是研究 表明，如果晶界垂直于器件表面，晶界對材料的電學(xué)性能幾乎沒有影 響。而現(xiàn)有多晶硅鑄錠爐由于結(jié)構(gòu)設(shè)計上的不足，難以滿足生產(chǎn)要求。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種設(shè)計合理，能有效提高多晶硅加工 質(zhì)量的多晶硅鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)。本實用新型為多晶硅鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，包括爐體，其特征在于 爐體內(nèi)設(shè)有帶吊桿的保溫隔熱籠體，保溫隔熱籠體的上部設(shè)有保溫隔 熱頂板，下部設(shè)有帶支柱的保溫隔熱底板，保溫隔熱籠體內(nèi)設(shè)有固定 于保溫隔熱頂板上的加熱器，固定于支柱頂部帶坩堝的熱交換臺，加 熱器和熱交換臺之間設(shè)有保溫隔熱環(huán)條，支柱的底部固定于爐體的底 部。所述的保溫隔熱環(huán)條可通過連接器與保溫隔熱頂板固定連接。 本實用新型設(shè)計合理，由保溫隔熱籠體與保溫隔熱底板、保溫隔 熱頂板構(gòu)成一個封閉的熱場腔室，并由保溫隔熱環(huán)條將熱場腔室分成 上下兩部分，使之在腔體內(nèi)形成一個垂直且穩(wěn)定的溫度梯場，正常生 產(chǎn)時，承裝在坩堝中的多晶硅原材料被擱放在熱交換臺上完成整個重 熔長晶過程。本實用新型在實際應(yīng)用中經(jīng)測試，不僅能生產(chǎn)出高品質(zhì) 硅錠，也縮短了整個工藝時間，降低了結(jié)晶過程中的能耗。


圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖2為本實用新型使用狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實施方式
本實用新型主要由爐體1，置于爐體1內(nèi)帶吊桿12的保溫隔熱 籠體2，置于保溫隔熱籠體2上部的保溫隔熱頂板6，下部帶支柱4 的保溫隔熱底板5，置于保溫隔熱籠體2內(nèi)固定于保溫隔熱頂板6上 的加熱器7，固定于支柱4頂部帶坩堝13的熱交換臺3，置于加熱器 7和熱交換臺3之間的保溫隔熱環(huán)條9等構(gòu)成；支柱4的底部固定于
爐體1的底部，保溫隔熱環(huán)條9通過連接器10與保溫隔熱頂板6固 定連接。以下結(jié)合多晶硅的生產(chǎn)流程對本實用新型作進(jìn)一步描述 將多晶硅原料11裝滿坩鍋13，擱放至熱交換臺3上，操作控制器合緊爐體1，放下保溫隔熱籠體2，使保溫隔熱頂板6、保溫隔熱 底板5分別與保溫隔熱籠體2的上、下兩端合攏，形成一個封閉的熱 場腔室8;將爐體l內(nèi)部包括熱場腔室8抽真空，當(dāng)達(dá)到工藝設(shè)定的 真空度時，通電啟動加熱器7，將多晶硅原料加熱至一千四百多攝氏 度，使之完全熔化。此時，由于構(gòu)成熱場的保溫隔熱籠體2、底部的 保溫隔熱襯板5、頂部的保溫隔熱襯板6、中部的保溫隔熱環(huán)條9等 均由特殊材料做成，具有良好的保溫隔熱效能，約十多小時即可將數(shù) 百公斤多晶硅原料11完全熔化；按工藝?yán)^續(xù)保溫一段時間，讓多晶 硅原料11中的雜質(zhì)充分熔化、揮發(fā)或氣化；然后改變控制模式，逐 步、緩慢提起保溫隔熱籠體2，由于保溫材料的作用，在加熱器7啟 動后熱場腔室8與爐體1的腔室之間會形成一個溫差，保溫隔熱籠體 2通過吊桿12提起后，保溫隔熱籠體2的底部與保溫隔熱底板5脫 離，大量的熱輻射會經(jīng)由熱交換臺3按附圖2所示箭頭方向從保溫隔 熱籠體2的底部往爐體1腔室散發(fā)，此時，坩鍋13與熱交換臺3必 然也發(fā)生熱交換，從而使坩鍋3底部的硅液發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象。同時，在 保溫隔熱籠體2提起后，熱場腔室8中的保溫隔熱環(huán)條9將熱場腔室 8分為上下兩部分，上部依然圍成一個高溫區(qū)，在加熱器7的作用下， 可維持工藝需要的溫度，下部由于散熱作用，形成一個低溫區(qū)，這樣， 在整個熱場腔室8中，在硅的結(jié)晶面形成一個垂直的溫度梯場。通過 控制散熱與加熱，使得硅的結(jié)晶凝固得到有效控制，從而生產(chǎn)出高品 質(zhì)的多晶硅鑄錠。
權(quán)利要求1. 一種多晶硅鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，包括爐體(1)，其特征在于爐體(1)內(nèi)設(shè)有帶吊桿(12)的保溫隔熱籠體(2)，保溫隔熱籠體(2)的上部設(shè)有保溫隔熱頂板(6)，下部設(shè)有帶支柱(4)的保溫隔熱底板(5)，保溫隔熱籠體(2)內(nèi)設(shè)有固定于保溫隔熱頂板(6)上的加熱器(7)，固定于支柱(4)頂部帶坩堝(13)的熱交換臺(3)，加熱器(7)和熱交換臺(3)之間設(shè)有保溫隔熱環(huán)條(9)，支柱(4)的底部固定于爐體(1)的底部。
2、 按權(quán)利要求1所述多晶硅鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述的保溫隔熱環(huán)條(9)通過連接器(10)與保溫隔熱頂板(6)固定 連接。
專利摘要一種多晶硅鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，屬多晶硅鑄錠爐熱場結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制造技術(shù)領(lǐng)域，主要由爐體(1)，置于爐體(1)內(nèi)帶吊桿(12)的保溫隔熱籠體(2)，置于保溫隔熱籠體(2)上部的保溫隔熱頂板(6)，下部帶支柱(4)的保溫隔熱底板(5)，置于保溫隔熱籠體(2)內(nèi)固定于保溫隔熱頂板(6)上的加熱器(7)，固定于支柱(4)頂部帶坩堝(13)的熱交換臺(3)，置于加熱器(7)和熱交換臺(3)之間的保溫隔熱環(huán)條(9)等構(gòu)成。由保溫隔熱籠體與保溫隔熱底板、保溫隔熱頂板構(gòu)成一個封閉的熱場腔室，并由保溫隔熱環(huán)條將熱場腔室分成上下兩部分，不僅能生產(chǎn)出高品質(zhì)硅錠，也縮短了整個工藝時間，降低了結(jié)晶過程中的能耗。
文檔編號F27B14/14GK201081543SQ200720113618
公開日2008年7月2日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者衛(wèi)國軍, 孫海梁, 徐芳華, 杰 高 申請人:浙江精工科技股份有限公司;紹興縣精工機電研究所有限公司