一種多晶硅鑄錠爐及多測溫點(diǎn)監(jiān)測多晶鑄錠籽晶高度方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于多晶硅鑄錠【技術(shù)領(lǐng)域】，旨在提供一種多晶硅鑄錠爐及多測溫點(diǎn)監(jiān)測多晶鑄錠籽晶高度方法，包括爐體、隔熱籠、石墨護(hù)板、定向散熱塊、石墨支撐柱、紅外測溫儀、可編程邏輯控制器、熱電偶測溫儀、石英坩堝、加熱器。所述加熱器安裝于爐體上，并將石墨護(hù)板罩于該加熱器內(nèi)；所述石英坩堝安裝于石墨護(hù)板內(nèi)。本發(fā)明的有益效果有：熱電偶測溫儀接觸式測量石英坩堝底部中心區(qū)域溫度，測溫準(zhǔn)確，讀數(shù)穩(wěn)定，真實(shí)反應(yīng)出測溫點(diǎn)處溫度，且溫度值受硅液擾動(dòng)??；采用紅外測溫儀非接觸式測量石英坩堝底部邊角區(qū)域溫度，響應(yīng)時(shí)間快、分辨精度高，可迅速檢測到硅溶液流入后造成的溫度波動(dòng)。
【專利說明】—種多晶娃鑄錠爐及多測溫點(diǎn)監(jiān)測多晶鑄錠好晶局度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于多晶硅鑄錠【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種多晶硅鑄錠爐及多測溫點(diǎn)監(jiān)測多晶鑄淀?xiàng)U晶聞度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多晶鑄錠爐是用于制備太陽能級(jí)多晶硅錠的專業(yè)設(shè)備，隨著光伏行業(yè)的蓬勃興起而得到快速發(fā)展。多晶鑄錠的生產(chǎn)過程實(shí)為硅料熔化重結(jié)晶的過程，需要經(jīng)過裝料、抽真空、加熱、熔化、長晶、退火、冷卻、出爐等工序。
[0003]近年來，國內(nèi)外企業(yè)為了提高多晶硅鑄錠電池片的轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)行了積極的探索和試驗(yàn)，籽晶法高效多晶是目前較成熟和可行的方法。采用該方法裝料時(shí)，需先在坩堝底部鋪一層碎硅片作為籽晶，然后在上面繼續(xù)填裝多晶硅料；熔化時(shí)，保證硅料從上向下層層熔化，待熔化至鋪有碎硅片的籽晶時(shí)跳轉(zhuǎn)進(jìn)入下一步；長晶時(shí)，在碎硅片籽晶的基礎(chǔ)上，溶液底部形成細(xì)小且分布均勻的晶粒，進(jìn)而向上生長形成低缺陷高品質(zhì)的硅錠；采用籽晶法生產(chǎn)的高效多晶，較同樣條件下普通鑄錠多晶電池效率提高0.2%以上，現(xiàn)已經(jīng)在國內(nèi)多個(gè)廠家中得到驗(yàn)證和推廣。
[0004]籽晶法高效多晶硅錠的由于底部存有未重熔結(jié)晶的硅料，因此成品率較普通鑄錠方法低8%左右,這是其最大弊端。由此可知，與桿晶法聞效多晶成品率相關(guān)的關(guān)鍵要點(diǎn)就是籽晶高度的控制，籽晶保留高度越低則硅錠重熔結(jié)晶部分就越多，有效利用部分也就越多。目前籽晶高度的測量一般都是通過石英玻璃棒人工操作實(shí)現(xiàn)的，所帶來的問題除每爐都需消耗一根玻璃棒外，高溫下玻璃棒容易出現(xiàn)彎曲形變導(dǎo)致測量誤差，更為甚之，一旦玻璃棒斷裂則會(huì)報(bào)廢整個(gè)硅錠。此外，當(dāng)所有爐臺(tái)批量推廣籽晶法高效多晶時(shí)，不同操作人員間操作手法的差異也會(huì)使得測量數(shù)據(jù)存在偏差，因此為了保證籽晶保留的成功率，需將跳轉(zhuǎn)時(shí)籽晶高度增加到20_左右，這將會(huì)導(dǎo)致底部未熔硅料過多，使得硅錠整錠成品率過低，最終影響生產(chǎn)效益，限制了籽晶法高效多晶的推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種多晶硅鑄錠爐及多測溫點(diǎn)監(jiān)測多晶鑄錠籽晶高度方法。
[0006]為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是:
[0007]提供一種多晶硅鑄錠爐，包括爐體、隔熱籠、石墨護(hù)板、定向散熱塊、石墨支撐柱、紅外測溫儀、可編程邏輯控制器、熱電偶測溫儀、石英坩堝和加熱器。
[0008]所述隔熱籠吊裝在爐體上，定向散熱塊通過多個(gè)石墨支撐柱安裝于爐體內(nèi)，石墨護(hù)板安裝于定向散熱塊的上表面，所述加熱器安裝于爐體上，并將石墨護(hù)板罩于該加熱器內(nèi)，所述石英坩堝安裝于石墨護(hù)板內(nèi)；紅外測溫儀安裝于爐體的底部，在爐體、隔熱籠和定向散熱塊上依次設(shè)置貫穿孔以形成通道，使紅外測溫儀能夠探測石墨護(hù)板輻射的紅外線以檢測石英坩堝底部溫度；熱電偶測溫儀安裝于石墨護(hù)板的底部，并依次通過爐體、隔熱籠和定向散熱塊上的貫穿孔，檢測石英坩堝底部溫度；可編程邏輯控制器分別通過各自導(dǎo)線與紅外測溫儀、熱電偶測溫儀相連，用于采集紅外測溫儀和熱電偶測溫儀的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算處理。
[0009]本發(fā)明中，所述熱電偶測溫儀為R型熱電偶，測量范圍為0°C~1800°C，安裝于石英坩堝底部的中心區(qū)域。
[0010]本發(fā)明中，所述紅外測溫儀采用Ium光譜響應(yīng)，測量范圍為450°C~1740°C，分辨率0.rc，安裝于石英坩堝底部的邊角區(qū)域。
[0011]本發(fā)明中，還提供基于所述多晶硅鑄錠爐的多測溫點(diǎn)監(jiān)測多晶鑄錠籽晶高度方法:在石英坩堝內(nèi)部填裝有硅料，所述硅料包括籽晶硅料和原生多晶硅料，其中籽晶硅料位于石英坩堝底部，籽晶硅料的高度為30~50mm，原生多晶硅料覆蓋在籽晶硅料的上方；在石英坩堝底部的中心區(qū)域和邊角區(qū)域安裝兩個(gè)測溫點(diǎn)，通過實(shí)時(shí)檢測石英坩堝底部溫度，同時(shí)配備有專門的可編程邏輯控制器，用于采集紅外測溫儀和熱電偶測溫儀的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算處理，進(jìn)而演算出籽晶高度H，單位為mm，滿足公式:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種多晶硅鑄錠爐，包括爐體，其特征在于，還包括隔熱籠、石墨護(hù)板、定向散熱塊、石墨支撐柱、紅外測溫儀、可編程邏輯控制器、熱電偶測溫儀、石英坩堝和加熱器； 所述隔熱籠吊裝在爐體上，定向散熱塊通過多個(gè)石墨支撐柱安裝于爐體內(nèi)，石墨護(hù)板安裝于定向散熱塊的上表面，所述加熱器安裝于爐體上，并將石墨護(hù)板罩于該加熱器內(nèi)，所述石英坩堝安裝于石墨護(hù)板內(nèi)； 紅外測溫儀安裝于爐體的底部，在爐體、隔熱籠和定向散熱塊上依次設(shè)置貫穿孔以形成通道，使紅外測溫儀能夠探測石墨護(hù)板輻射的紅外線以檢測石英坩堝底部溫度； 熱電偶測溫儀安裝于石墨護(hù)板的底部，并依次通過爐體、隔熱籠和定向散熱塊上的貫穿孔，檢測石英坩堝底部溫度；可編程邏輯控制器分別通過各自導(dǎo)線與紅外測溫儀、熱電偶測溫儀相連，用于采集紅外測溫儀和熱電偶測溫儀的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的多晶硅鑄錠爐，其特征在于，所述熱電偶測溫儀為R型熱電偶，測量范圍為0°C~1800°C，安裝于石英坩堝底部的中心區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的多晶硅鑄錠爐，其特征在于，所述紅外測溫儀采用Ium光譜響應(yīng)，測量范圍為450°C~1740°C，分辨率0.1°C，安裝于石英坩堝底部的邊角區(qū)域。
4.一種基于權(quán)利要求1中所述多晶硅鑄錠爐的多測溫點(diǎn)監(jiān)測多晶鑄錠籽晶高度方法，其特征在于， 在石英坩堝內(nèi)部填裝有硅料，所述硅料包括籽晶硅料和原生多晶硅料，其中籽晶硅料位于石英坩堝底部，籽 晶硅料的高度為30~50mm，原生多晶硅料覆蓋在籽晶硅料的上方；在石英坩堝底部的中心區(qū)域和邊角區(qū)域安裝的兩個(gè)測溫點(diǎn)，通過實(shí)時(shí)檢測石英坩堝底部溫度，同時(shí)配備有專門的可編程邏輯控制器，用于采集紅外測溫儀和熱電偶測溫儀的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算處理，進(jìn)而演算出籽晶高度H，單位為_，滿足公式:
【文檔編號(hào)】C30B29/06GK103924295SQ201410072367
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月1日
【發(fā)明者】曹建偉, 傅林堅(jiān), 葉欣, 石剛, 聶冰冰 申請(qǐng)人:浙江晶盛機(jī)電股份有限公司