專(zhuān)利名稱(chēng)：一種晶體硅鑄錠爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及晶體硅鑄錠爐制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種晶體硅鑄錠爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著具有清潔和用之不竭特點(diǎn)的太陽(yáng)能利用需求的迅猛擴(kuò)大，太陽(yáng)能電池用晶體硅的需求量日趨上升，但由于目前晶體硅的生產(chǎn)成本較高，致使太陽(yáng)能電池的發(fā)電成本居高不下，所以，降低晶體硅的成本和提高晶體硅的質(zhì)量就成為當(dāng)務(wù)之急，而解決這方面問(wèn)題的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)晶體硅鑄錠爐的良好熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，使之為晶體硅鑄錠提供合理的熱場(chǎng)，并能滿(mǎn)足不同生產(chǎn)階段的不同熱場(chǎng)要求，例如熔料和退火階段必須提供盡可能均勻的熱場(chǎng)，長(zhǎng)晶階段應(yīng)該自下而上提供均勻的溫度梯度，以確保晶體硅鑄錠產(chǎn)品的質(zhì)量，其次是熱量的充分利用和盡可能地節(jié)能，以降低晶體硅的單位能耗。目前常用的晶體硅鑄錠爐的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)主要包含有爐體、發(fā)熱體、保溫隔熱籠、下帶支柱上設(shè)有坩堝的熱交換臺(tái)和水冷構(gòu)件，傳統(tǒng)的保溫隔熱籠基本上都是由固定式頂部保溫板，可移式側(cè)保溫筒和固定式底部保溫板組成，熔料時(shí)側(cè)保溫筒放下，與頂部保溫板和底部保溫板形成一個(gè)相對(duì)密封的加熱空間，晶體生長(zhǎng)時(shí)通過(guò)提升側(cè)保溫筒，熱量從底部大量導(dǎo)出、從而獲得多晶硅生長(zhǎng)所需的自下而上升高的溫度梯度熱場(chǎng)。這種結(jié)構(gòu)形式熱場(chǎng)的不足之處在于工作時(shí)需要加熱整個(gè)保溫隔熱籠內(nèi)部空間，加熱空間大，能耗大；側(cè)保溫筒提升時(shí)，大量熱量不經(jīng)過(guò)硅料直接流失，熱量損耗厲害；建立的熱場(chǎng)梯度穩(wěn)定性差，最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性；且由于采用側(cè)保溫筒上下移動(dòng)工作方式，除相應(yīng)地要求爐體內(nèi)部預(yù)留足夠空間外，還存在與頂部保溫板和底部保溫板之間的縫隙，密封性較差，容易散熱，影響熱量的充分利用。所以，現(xiàn)有的晶體硅鑄錠爐的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)總體上存在結(jié)構(gòu)欠合理、工作時(shí)能耗大、工效低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差等弊端，從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性角度考慮均欠理想。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是要克服現(xiàn)有晶體硅鑄錠爐的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)所存在的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且合理，能耗低、能量利用率高，建立的熱場(chǎng)穩(wěn)定性和重復(fù)性均好，且溫度梯度不易受到氣流擾動(dòng)干擾的一種晶體硅鑄錠爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的帶二段式隔熱籠的晶體硅鑄錠爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)主要包含有爐體、與水冷電極相連的發(fā)熱體、保溫隔熱籠、上設(shè)有坩堝和下帶支柱的熱交換臺(tái)及水冷構(gòu)件，特征在于保溫隔熱籠呈二段式，由固定設(shè)置在爐體頂部位置上的上隔熱籠和固定設(shè)置在爐體底部升降裝置上的下隔熱籠組合構(gòu)成，其中所述的上隔熱籠主體呈倒扣的桶型，由互連呈一體的頂部保溫板和下邊沿設(shè)置有內(nèi)翻式L形上隔熱環(huán)的上側(cè)保溫筒構(gòu)成，頂部保溫板的內(nèi)表面上襯設(shè)有便于熱量反射后聚焦于坩堝內(nèi)的內(nèi)凹式、由具有較強(qiáng)熱反射能力的鉬或鎢箔片充任的弧形反射罩；所述的下隔熱籠主體呈正立桶型，與上隔熱籠相對(duì)應(yīng)，由互連呈一體的底部保溫板和上邊沿設(shè)置有L形內(nèi)翻式下隔熱環(huán)的下側(cè)保溫筒構(gòu)成，下隔熱籠固定設(shè)置在爐體底部受外控的升降裝置上，其內(nèi)下部配置有用于漏硅報(bào)警的熱電偶或者熱熔斷絲；所述的上下隔熱環(huán)設(shè)置在發(fā)熱體和熱交換臺(tái)之間，將保溫隔熱籠內(nèi)腔分隔、形成上部高溫區(qū)和下部低溫區(qū)。此外，所述的上隔熱籠為固定式，下隔熱籠為可移式，晶體硅生產(chǎn)所需熱場(chǎng)通過(guò)升降裝置調(diào)節(jié)下隔熱籠的升降開(kāi)度實(shí)現(xiàn)；所述的下隔熱籠上面呈桶形，可用作漏硅發(fā)生時(shí)的承接器?；谏鲜鰳?gòu)思的本實(shí)用新型晶體硅鑄錠爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，由于上隔熱籠和下隔熱籠均為一體式構(gòu)件，因而密閉程度很高，當(dāng)熔料與退火階段上下隔熱籠合攏時(shí)，坩堝除獲得來(lái)自發(fā)熱體的熱量外，還能獲得來(lái)自頂部反射罩的熱量，內(nèi)部溫度較為均勻，且不會(huì)散熱，便于在發(fā)熱體較低工作溫度下熔料，有助于減少坩堝高溫變形、析晶甚至破裂導(dǎo)致漏硅情況的發(fā)生；當(dāng)長(zhǎng)晶階段通過(guò)下隔熱籠升降裝置驅(qū)使下隔熱籠下移時(shí)，熱交換臺(tái)迅速暴露、向爐體冷卻水散熱，可以很快的建立起自下而上具有較大垂直溫度梯度的熱場(chǎng)。此外，由于上下隔熱環(huán)設(shè)置在發(fā)熱體和熱交換臺(tái)之間，高溫區(qū)密閉程度高，長(zhǎng)晶階段下隔熱籠打開(kāi)后，從發(fā)熱體不經(jīng)過(guò)硅料直接散發(fā)的對(duì)長(zhǎng)晶沒(méi)有任何益處的無(wú)謂熱量損失大大減少，系統(tǒng)節(jié)能效果顯著；下隔熱籠內(nèi)下部配置熱電偶或者熱熔斷絲，一旦有漏硅發(fā)生可以迅速準(zhǔn)確地預(yù)警。同時(shí)下隔熱籠呈密合的桶型，可作為漏硅發(fā)生時(shí)的承接器，能夠承接大量的硅漏液，可以有效防止漏硅帶來(lái)的材料設(shè)備損失乃至人員傷亡；由于上隔熱籠靜止不動(dòng)，溫度梯度不易受到氣流擾動(dòng)干擾，建立的熱場(chǎng)穩(wěn)定性和重復(fù)性均好。由上可見(jiàn)，本實(shí)用新型的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)明顯具有結(jié)構(gòu)合理且簡(jiǎn)單，熱量利用科學(xué)，節(jié)能效果顯著，結(jié)合工藝調(diào)整可以很好地滿(mǎn)足了不同生產(chǎn)階段不同的熱場(chǎng)需要，生產(chǎn)出高品質(zhì)的晶體硅，因而具有明顯的技術(shù)先進(jìn)性，很強(qiáng)的實(shí)用性和極佳的經(jīng)濟(jì)性。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例用于長(zhǎng)晶階段時(shí)的結(jié)構(gòu)演變示意圖。圖中1.爐體2.水冷構(gòu)件3.發(fā)熱體4.保溫隔熱籠18.上部高溫區(qū)19.下部低溫區(qū)具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和典型實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。在圖1和圖2中，本實(shí)用新型的帶二段式隔熱籠的晶體硅鑄錠爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)主要包含有爐體1、與水冷電極2相連的發(fā)熱體3、保溫隔熱籠4、上設(shè)有坩堝M和下帶支柱6的熱交換臺(tái)7，特征在于保溫隔熱籠4呈二段式，由固定設(shè)置在爐體頂部位置上的上隔熱籠8和固定設(shè)置在爐體底部升降裝置9上的下隔熱籠10組合構(gòu)成，其中所述的上隔熱籠8主體
5.坩堝6.支柱10.下隔熱籠14.弧形反射罩
7.熱交換臺(tái)8.上隔熱籠
11.頂部保溫板 12.上隔熱環(huán) 15.底部保溫板 16.下隔熱環(huán)
9.升降裝置 13.上側(cè)保溫筒 17.下側(cè)保溫筒呈倒扣的桶型，由互連呈一體的頂部保溫板11和下邊沿設(shè)置有內(nèi)翻式L形上隔熱環(huán)12的上側(cè)保溫筒13構(gòu)成，頂部保溫板的內(nèi)表面襯設(shè)有便于熱量反射后聚焦于坩堝內(nèi)的內(nèi)凹式、 由具有較強(qiáng)熱反射能力的鉬或鎢箔片充任的弧形反射罩14 ；所述的下隔熱籠10主體呈正立桶型，與上隔熱籠8相對(duì)應(yīng)，由互連呈一體的底部保溫板15和上邊沿設(shè)置有L形內(nèi)翻式下隔熱環(huán)16的下側(cè)保溫筒17構(gòu)成，下隔熱籠10固定設(shè)置在爐體底部受外控的升降裝置9 上；所述的上隔熱環(huán)12和下隔熱環(huán)16設(shè)置在發(fā)熱體3和熱交換臺(tái)7之間，將保溫隔熱籠4 內(nèi)腔分隔、形成上部高溫區(qū)18和下部低溫區(qū)19。
權(quán)利要求1. 一種晶體硅鑄錠爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，包含有爐體(1)、與水冷電極(2)相連的發(fā)熱體(3)、保溫隔熱籠G)、上設(shè)有坩堝( 和下帶支柱(6)的熱交換臺(tái)(7)，其特征在于保溫隔熱籠(4) 呈二段式，由固定設(shè)置在爐體頂部位置上的上隔熱籠(8)和固定設(shè)置在爐體底部升降裝置 (9)上的下隔熱籠(10)組合構(gòu)成，其中a.所述的上隔熱籠(8)主體呈倒扣的桶型，由互連呈一體的頂部保溫板(11)和下邊沿設(shè)置有內(nèi)翻式L形上隔熱環(huán)(1 的上側(cè)保溫筒(1 構(gòu)成，頂部保溫板(11)的內(nèi)表面上襯設(shè)有便于熱量反射后聚焦于坩堝內(nèi)的內(nèi)凹式、由具有較強(qiáng)熱反射能力的鉬或鎢箔片充任的弧形反射罩(14)；b.所述的下隔熱籠(10)主體呈正立桶型，與上隔熱籠(8)相對(duì)應(yīng)，由互連呈一體的底部保溫板(1 和上邊沿設(shè)置有L形內(nèi)翻式下隔熱環(huán)(16)的下側(cè)保溫筒(17)構(gòu)成，下隔熱籠(10)固定設(shè)置在爐體底部受外控的升降裝置(9)上；c.所述的上隔熱環(huán)(1 和下隔熱環(huán)(16)設(shè)置在發(fā)熱體C3)和熱交換臺(tái)(7)之間，將保溫隔熱籠的內(nèi)腔分隔、形成上部高溫區(qū)(18)和下部低溫區(qū)(19)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種晶體硅鑄錠爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，特征在于保溫隔熱籠呈二段式，由固設(shè)在爐體頂部上的上隔熱籠和固設(shè)在爐體底部升降裝置上的下隔熱籠組合構(gòu)成，上隔熱籠呈倒扣的桶型，由互連呈一體的頂部保溫板和下邊沿帶內(nèi)翻式L形上隔熱環(huán)的上側(cè)保溫筒構(gòu)成，頂部保溫板內(nèi)表面上襯設(shè)有內(nèi)凹式弧形反射罩，下隔熱籠呈正立桶形，由互連呈一體的底部保溫板和上邊沿帶L形內(nèi)翻式下隔熱環(huán)的下側(cè)保溫筒構(gòu)成，固設(shè)在爐體底部受外控的升降裝置上，上下隔熱環(huán)將保溫隔熱籠內(nèi)腔分隔成上部高溫區(qū)和下部低溫區(qū)。晶體硅生產(chǎn)所需熱場(chǎng)通過(guò)升降裝置調(diào)節(jié)下隔熱籠的升降開(kāi)度實(shí)現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且合理，顯著節(jié)能，建立的熱場(chǎng)穩(wěn)定性和重復(fù)性均好，溫度梯度不易受到氣流擾動(dòng)干擾等優(yōu)點(diǎn)，有很強(qiáng)的實(shí)用性。
文檔編號(hào)C30B29/06GK201933201SQ20102066203
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者孫礦, 廖永建, 張同強(qiáng), 徐煒, 沈禹 申請(qǐng)人:上海晨華電爐有限公司