專利名稱：具有低能耗熱場結構的鑄錠爐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有低能耗熱場結構的鑄錠爐。
背景技術：
在太陽能光伏領域，利用定向凝固的方法生產(chǎn)多晶硅錠是普遍采用的方法，其基本原理是將多晶硅原料放置在石英陶瓷坩堝中，坩堝的上方和四側設置加熱器，其都置于一個可開合的保溫籠內(nèi)，化料時保溫籠合上呈封閉狀態(tài)，長晶時提升桿提升側面籠體，和底板分開實現(xiàn)散熱，獲得縱向溫度梯度，硅溶液在坩堝底部開始結晶，逐漸向上生長，達到定向凝固的目的。但石墨助凝塊散發(fā)熱量，其四周與中心散熱量不均衡，使得橫向溫度梯度增大，一般四周散熱大，中間散熱小，導致生長界面下凹。晶體中橫向存在較大的溫度梯度，使晶體匯總產(chǎn)生較大的熱應力，提高了位錯密度。保溫籠的提升過程中，石墨件不停摩擦，使 得碳粉掉落較易進入硅料中，污染晶錠。同時熱場散熱通道過大，能耗相對較高。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術中之不足，提供一種節(jié)約能耗、降低污染、可提高晶體質量的具有低能耗熱場結構的鑄錠爐。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種具有低能耗熱場結構的鑄錠爐，包括設置在爐體內(nèi)的保溫籠體，放置多晶硅料的坩堝設在保溫籠體內(nèi)，坩堝上方設有上加熱器，坩堝下方設有下加熱器，下加熱器與坩堝下底部之間設有熱交換塊，所述的熱交換塊支撐在坩堝底部，熱交換塊下部具有進氣通道和出氣通道。為提高保溫籠體的保溫效果，加快籠體內(nèi)溫度的升高，所述的保溫籠體的內(nèi)壁設有采用高熱阻碳膜制成的保溫內(nèi)層。所述的進氣通道和出氣通道位于熱交換塊下面中心且出氣通道緊貼在進氣通道兩側，可起到產(chǎn)生晶體中間優(yōu)先成核的作用。所述的進氣通道和出氣通道為矩陣排列，這樣可以產(chǎn)生數(shù)個與通道位置相對應的優(yōu)先成核點。本實用新型的有益效果是本實用新型采用如上結構后，在長晶階段，通過熱交換塊下面的進氣通道和出氣通道，通入氦氣或氬氣，使得坩堝底部對應通道處優(yōu)先生長，形成微突界面，結合調(diào)整進氣通道的排布，可以控制長晶初期的成核。長晶后期，調(diào)節(jié)氣體通入量，使得硅的結晶界面形成一個垂直的溫度梯度場，從下往上逐步結晶，由于熱場結構緊湊且保溫內(nèi)層高反膜的作用，減少了熱輻射損失，所產(chǎn)晶錠所需能耗小；且整個過程無石墨部件的活動和摩擦，同時由于保溫層的覆蓋作用，熱場部件碳釋放很少，晶錠的碳污染也較少。
以下結合附圖
和實施方式對本實用新型進一步說明。[0010]圖I是本實用新型結構示意圖。圖中I.保溫籠體2.坩堝3.上加熱器4.下加熱器5.熱交換塊6.進氣通道7.出氣通道8.內(nèi)保溫層
具體實施方式
現(xiàn)在結合附圖對本實用新型作進一步的說明。這些附圖僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。如圖I所示的一種具有低能耗熱場結構的鑄錠爐，包括設置在爐體內(nèi)的保溫籠體1，放置多晶硅料的坩堝2設在保溫籠體I內(nèi)，坩堝2上方設有上加熱器3，坩堝2下方設有下加熱器4，下加熱器4與坩堝2下底部之間設有熱交換塊5，所述的熱交換塊5支撐在坩堝2底部，熱交換塊5下部具有進氣通道6和出氣通道7。 為提高保溫籠體I的保溫效果，加快籠體內(nèi)溫度的升高，所述的保溫籠體I的內(nèi)壁設有采用高熱阻碳膜制成的保溫內(nèi)層8。所述的進氣通道6和出氣通道7位于熱交換塊5底面中心且出氣通道7緊貼在進氣通道6兩側，可起到產(chǎn)生晶體中間優(yōu)先成核的作用。所述的進氣通道6和出氣通道7為矩陣排列，這樣可以產(chǎn)生數(shù)個與通道位置相對應的優(yōu)先成核點。鑄錠時，在坩堝2內(nèi)裝滿硅料后，放置于熱交換塊5上，閉合保溫籠體1，將爐體抽真空，達到工藝要求真空度后，上加熱器3和下加熱器4開始工作，初步預熱后逐漸通入氬氣，但爐體仍然保持在負壓狀態(tài)，由于保溫籠體I和高反射的保溫內(nèi)層8的保溫作用，可以將保溫籠體I內(nèi)的溫度很塊升高到1500°C左右的高溫，使硅料在十多個小時內(nèi)升溫融化。進入長晶階段，按照工藝設定，上加熱器3繼續(xù)加熱，保持上部熔體所需要的溫度，下加熱器4停止加熱，通過熱交換塊5下面的進氣通道6，通入氦氣，熱交換塊5換熱，使得坩堝2底部對應通道處優(yōu)先生長，形成微突界面。根據(jù)工藝要求，調(diào)節(jié)氦氣通入量，使得硅的結晶界面形成一個垂直的溫度梯度場，從下往上逐步結晶，所產(chǎn)晶錠所需能耗小，碳污染較少。上述實施方式只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍，凡根據(jù)本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種具有低能耗熱場結構的鑄錠爐，包括設置在爐體內(nèi)的保溫籠體(I)，放置多晶硅料的坩堝(2)設在保溫籠體(I)內(nèi)，坩堝(2)上方設有上加熱器(3)，坩堝(2)下方設有下加熱器(4)，下加熱器(4)與坩堝(2)下底部之間設有熱交換塊(5)，其特征是所述的熱交換塊(5)支撐在坩堝(2)底部，熱交換塊(5)下部具有進氣通道(6)和出氣通道(7)。
2.根據(jù)權利要求I所述的具有低能耗熱場結構的鑄錠爐，其特征是所述的保溫籠體(I)的內(nèi)壁設有采用高熱阻碳膜制成的保溫內(nèi)層(8)。
3.根據(jù)權利要求I所述的具有低能耗熱場結構的鑄錠爐，其特征是所述的進氣通道(6)和出氣通道(7)位于熱交換塊(5)下面中心且出氣通道(7)緊貼在進氣通道(6)兩側。
4.根據(jù)權利要求I所述的具有低能耗熱場結構的鑄錠爐，其特征是所述的進氣通道(6)和出氣通道(7)為矩陣排列。
專利摘要本實用新型公開了一種具有低能耗熱場結構的鑄錠爐，包括設置在爐體內(nèi)的保溫籠體，放置多晶硅料的坩堝設在保溫籠體內(nèi)，坩堝上方設有上加熱器，坩堝下方設有下加熱器，下加熱器與坩堝下底部之間設有熱交換塊，所述的熱交換塊支撐在坩堝底部，熱交換塊下部具有進氣通道和出氣通道。本實用新型可以控制長晶初期的成核，使得硅的結晶界面形成一個垂直的溫度梯度場，從下往上逐步結晶，由于熱場結構緊湊且保溫層高反膜的作用，減少了熱輻射損失，所產(chǎn)晶錠所需能耗小；且整個過程無石墨部件的活動和摩擦，同時由于保溫層的覆蓋作用，熱場部件碳的釋放很少，晶錠的碳污染也較少。
文檔編號C30B29/06GK202492615SQ201220067469
公開日2012年10月17日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權日2012年2月28日
發(fā)明者陳雪 申請人:常州天合光能有限公司