[实用新型]多晶硅铸锭炉的热场结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多晶硅铸锭炉的热场结构，属多晶硅铸锭炉热场结构的设计与制造技术领域。

技术背景

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源.也是清洁能源。在太阳能的有效利用当中，大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，并由此研制和开发了太阳能电池。制作太阳能电池主要是以硅材料为主，是以高纯度多晶硅原料定向凝固铸锭，经各项参数测定，将满足要求的硅块切片封装加工成最终产品。

多晶硅铸锭炉是一种硅重熔设备，用于生产大量合格的太阳能级多晶硅铸锭。生产中，将达到一定纯度要求的多晶硅装入炉中，按工艺要求加热熔化、定向长晶、热处理、冷却出炉。多晶硅重熔长晶的这样一个核心环境，我们称之为热场。热场不单为多晶硅熔化提供大量的热能，在长晶过程中又提供合理的温度梯场以得到合乎要求的多晶硅晶体。

铸造多晶硅中存在大量的晶界，晶界是指晶粒与晶粒之间的分界面，洁净的晶界不是电活性的，但对少数载流子寿命并无影响或者只有微小的影响，但是杂质易于在晶界处偏聚或沉淀，此时晶界将具有电活性，会显著降低少数载流子寿命，晶界越多影响越大。但是研究表明，如果晶界垂直于器件表面，晶界对材料的电学性能几乎没有影响。而现有多晶硅铸锭炉由于结构设计上的不足，难以满足生产要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种设计合理，能有效提高多晶硅加工质量的多晶硅铸锭炉的热场结构。

本实用新型为多晶硅铸锭炉的热场结构，包括炉体，其特征在于炉体内设有带吊杆的保温隔热笼体，保温隔热笼体的上部设有保温隔热顶板，下部设有带支柱的保温隔热底板，保温隔热笼体内设有固定于保温隔热顶板上的加热器，固定于支柱顶部带坩埚的热交换台，加热器和热交换台之间设有保温隔热环条，支柱的底部固定于炉体的底部。

所述的保温隔热环条可通过连接器与保温隔热顶板固定连接。

本实用新型设计合理，由保温隔热笼体与保温隔热底板、保温隔热顶板构成一个封闭的热场腔室，并由保温隔热环条将热场腔室分成上下两部分，使之在腔体内形成一个垂直且稳定的温度梯场，正常生产时，承装在坩埚中的多晶硅原材料被搁放在热交换台上完成整个重熔长晶过程。本实用新型在实际应用中经测试，不仅能生产出高品质硅锭，也缩短了整个工艺时间，降低了结晶过程中的能耗。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构剖视图；

图2为本实用新型使用状态时的结构剖视图。

具体实施方式

本实用新型主要由炉体1，置于炉体1内带吊杆12的保温隔热笼体2，置于保温隔热笼体2上部的保温隔热顶板6，下部带支柱4的保温隔热底板5，置于保温隔热笼体2内固定于保温隔热顶板6上的加热器7，固定于支柱4顶部带坩埚13的热交换台3，置于加热器7和热交换台3之间的保温隔热环条9等构成；支柱4的底部固定于炉体1的底部，保温隔热环条9通过连接器10与保温隔热顶板6固定连接。

以下结合多晶硅的生产流程对本实用新型作进一步描述：

将多晶硅原料11装满坩锅13，搁放至热交换台3上，操作控制器合紧炉体1，放下保温隔热笼体2，使保温隔热顶板6、保温隔热底板5分别与保温隔热笼体2的上、下两端合拢，形成一个封闭的热场腔室8；将炉体1内部包括热场腔室8抽真空，当达到工艺设定的真空度时，通电启动加热器7，将多晶硅原料加热至一千四百多摄氏度，使之完全熔化。此时，由于构成热场的保温隔热笼体2、底部的保温隔热衬板5、顶部的保温隔热衬板6、中部的保温隔热环条9等均由特殊材料做成，具有良好的保温隔热效能，约十多小时即可将数百公斤多晶硅原料11完全熔化；按工艺继续保温一段时间，让多晶硅原料11中的杂质充分熔化、挥发或气化；然后改变控制模式，逐步、缓慢提起保温隔热笼体2，由于保温材料的作用，在加热器7启动后热场腔室8与炉体1的腔室之间会形成一个温差，保温隔热笼体2通过吊杆12提起后，保温隔热笼体2的底部与保温隔热底板5脱离，大量的热辐射会经由热交换台3按附图2所示箭头方向从保温隔热笼体2的底部往炉体1腔室散发，此时，坩锅13与热交换台3必然也发生热交换，从而使坩锅3底部的硅液发生结晶现象。同时，在保温隔热笼体2提起后，热场腔室8中的保温隔热环条9将热场腔室8分为上下两部分，上部依然围成一个高温区，在加热器7的作用下，可维持工艺需要的温度，下部由于散热作用，形成一个低温区，这样，在整个热场腔室8中，在硅的结晶面形成一个垂直的温度梯场。通过控制散热与加热，使得硅的结晶凝固得到有效控制，从而生产出高品质的多晶硅铸锭。