本實用新型屬于鑄造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鑄造爐，特別是一種硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置。

背景技術(shù)：

隨著世界范圍內(nèi)能源危機(jī)的爆發(fā)，風(fēng)力和太陽能等可再生能源得到越來越廣泛的應(yīng)用，從而帶動了可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展。在眾多的可再生能源中，太陽能分布較為廣泛，且從我國的地理分布情況來看，我國大部分地區(qū)的太陽能輻射量都比較豐富，因此，太陽能的開發(fā)和應(yīng)用更為便捷。

在太陽能光伏領(lǐng)域，采用定向凝固的方法生產(chǎn)多晶硅錠是最普遍的方法，即在熔模鑄造中建立特定方向的溫度梯度，使熔融合金沿著與熱流相反的方向按照要求的結(jié)晶取向凝固的一種鑄造工藝。目前通常在硅錠鑄造裝置(即鑄錠爐)內(nèi)通過提升隔熱籠的方式實現(xiàn)定向凝固。

但是，采用提升隔熱籠的方式實現(xiàn)定向凝固的方式，對于鑄錠裝置熱場內(nèi)溫度的可控性較差，無法根據(jù)實際工況及時調(diào)整熱場內(nèi)的溫度，導(dǎo)致成核速度較慢，且生產(chǎn)的多晶硅錠晶粒均勻性較差，成品率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種增設(shè)主控制冷結(jié)構(gòu)，在定向冷卻的配合設(shè)計下，通過可控的冷卻設(shè)置，以實現(xiàn)可控調(diào)節(jié)多晶硅冷凝長晶的硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置。

本實用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置，包括坩堝組件，所述坩堝組件的底部貼覆有定向助凝塊，所述定向助凝塊與坩堝組件外周罩有隔熱籠，所述隔熱籠頂部封閉，底部敞口，所述隔熱籠的頂部設(shè)置提升機(jī)構(gòu)，所述提升機(jī)構(gòu)固定于所述隔熱籠的上方，所述隔熱籠的外周罩有制冷筒，所述制冷筒頂部敞口，底部封閉，所述制冷筒的筒壁由多個具有不同制冷功率的筒段沿豎向拼合形成，所述制冷筒的底部設(shè)置升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)固定于所述制冷筒的下方。

本硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置,在定向凝固過程中，通過隔熱籠提升后打開，配合底部定向助凝塊與爐腔進(jìn)行熱傳導(dǎo)，使靠近隔熱籠底部坩堝的熱量與爐腔內(nèi)連通實現(xiàn)熱交換，隔熱籠打開使硅錠所處熱場內(nèi)溫度出現(xiàn)溫度梯度，坩堝底部溫度低，頂部溫度高，使坩堝中硅液從底部開始結(jié)晶形成固態(tài)，隨著隔熱籠開度的逐步增加，溫度梯度逐步加大，使坩堝內(nèi)所有的液態(tài)硅全部自下而上凝固成固體，逐步完成長晶過程；另外在完全開啟隔熱籠之后，驅(qū)動制冷筒逐漸上升，開啟制冷筒對外進(jìn)行制冷吸熱，由此對坩堝內(nèi)的液態(tài)硅由外周向中心冷卻凝固，配合定向助凝塊由下向上冷卻凝固，實現(xiàn)快速長晶過程。

在上述的硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置中，所述制冷筒的多個筒段由下至上呈制冷功率減小設(shè)置，所述筒段的制冷功率小于定向助凝塊的制冷功率。

制冷筒的制冷功率由下至上逐級減小，由此在制冷筒上升過程中，對坩堝首先由較小功率進(jìn)行冷卻吸熱，而后逐漸增大制冷功率，進(jìn)而符合液態(tài)硅逐步凝固的操作要求；同時配合定向助凝塊的由下向上冷卻的工作方式，進(jìn)行輔助性的協(xié)調(diào)配合冷凝。

在上述的硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置中，所述制冷筒的外壁上包覆有保溫層，所述制冷筒的內(nèi)壁上貼覆有換熱板。

在上述的硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置中，所述升降機(jī)構(gòu)包括升降油缸，所述升降油缸的伸縮軸固連升降桿，所述升降桿的上端固連所述制冷筒的底部。

在上述的硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置中，所述提升機(jī)構(gòu)包括提升油缸，所述提升油缸的伸縮軸固連傳動桿，所述傳動桿的下端固連所述隔熱籠的頂部。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置在隔熱籠的外側(cè)增設(shè)制冷筒，并控制制冷筒形成升降操作，以在隔熱籠完全開啟后，通過逐步上升制冷筒，并配合底部的定向助凝塊，進(jìn)行可控、可調(diào)節(jié)的由下至上、由外至內(nèi)的綜合性冷卻凝固，以使液態(tài)多晶硅實現(xiàn)均勻長晶的加工效果，同時加快成核速度。

附圖說明

圖1是本硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、升降機(jī)構(gòu)；2、制冷筒；3、定向助凝塊；4、坩堝組件；5、隔熱籠；6、提升機(jī)構(gòu)。

具體實施方式

以下是本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。

如圖1所示，本硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置，包括坩堝組件4，坩堝組件4的底部貼覆有定向助凝塊3，定向助凝塊3與坩堝組件4外周罩有隔熱籠5，隔熱籠5頂部封閉，底部敞口，隔熱籠5的頂部設(shè)置提升機(jī)構(gòu)6，提升機(jī)構(gòu)6固定于隔熱籠5的上方，隔熱籠5的外周罩有制冷筒2，制冷筒2頂部敞口，底部封閉，制冷筒2的筒壁由多個具有不同制冷功率的筒段沿豎向拼合形成，制冷筒2的底部設(shè)置升降機(jī)構(gòu)1，升降機(jī)構(gòu)1固定于制冷筒2的下方。

本硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置,在定向凝固過程中，通過隔熱籠5提升后打開，配合底部定向助凝塊3與爐腔進(jìn)行熱傳導(dǎo)，使靠近隔熱籠5底部坩堝的熱量與爐腔內(nèi)連通實現(xiàn)熱交換，隔熱籠5打開使硅錠所處熱場內(nèi)溫度出現(xiàn)溫度梯度，坩堝底部溫度低，頂部溫度高，使坩堝中硅液從底部開始結(jié)晶形成固態(tài)，隨著隔熱籠5開度的逐步增加，溫度梯度逐步加大，使坩堝內(nèi)所有的液態(tài)硅全部自下而上凝固成固體，逐步完成長晶過程；另外在完全開啟隔熱籠5之后，驅(qū)動制冷筒2逐漸上升，開啟制冷筒2對外進(jìn)行制冷吸熱，由此對坩堝內(nèi)的液態(tài)硅由外周向中心冷卻凝固，配合定向助凝塊3由下向上冷卻凝固，實現(xiàn)快速長晶過程。

制冷筒2的多個筒段由下至上呈制冷功率減小設(shè)置，筒段的制冷功率小于定向助凝塊3的制冷功率。

制冷筒2的制冷功率由下至上逐級減小，由此在制冷筒2上升過程中，對坩堝首先由較小功率進(jìn)行冷卻吸熱，而后逐漸增大制冷功率，進(jìn)而符合液態(tài)硅逐步凝固的操作要求；同時配合定向助凝塊3的由下向上冷卻的工作方式，進(jìn)行輔助性的協(xié)調(diào)配合冷凝。

制冷筒2的外壁上包覆有保溫層，制冷筒2的內(nèi)壁上貼覆有換熱板。

升降機(jī)構(gòu)1包括升降油缸，升降油缸的伸縮軸固連升降桿，升降桿的上端固連制冷筒2的底部。

提升機(jī)構(gòu)6包括提升油缸，提升油缸的伸縮軸固連傳動桿，傳動桿的下端固連隔熱籠5的頂部。

本硅錠鑄造的冷卻調(diào)控裝置在隔熱籠5的外側(cè)增設(shè)制冷筒2，并控制制冷筒2形成升降操作，以在隔熱籠5完全開啟后，通過逐步上升制冷筒2，并配合底部的定向助凝塊3，進(jìn)行可控、可調(diào)節(jié)的由下至上、由外至內(nèi)的綜合性冷卻凝固，以使液態(tài)多晶硅實現(xiàn)均勻長晶的加工效果，同時加快成核速度。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了升降機(jī)構(gòu)1；制冷筒2；定向助凝塊3；坩堝組件4；隔熱籠5；提升機(jī)構(gòu)6等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。