[实用新型]一种采用中心对称开合的晶硅铸锭炉热场热门控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于晶硅铸锭炉铸锭技术领域，涉及一种采用中心对称开合的晶硅铸锭炉热场热门控制装置。

背景技术

晶硅铸锭炉是一种硅重熔铸锭设备，是制备太阳能电池硅片的一道重要工艺装备。

晶硅铸锭炉晶体生长系统的优劣主要是由炉中的热场来决定的，而热场的好坏则集中反应在热场中热门的结构及控制上。

一个理想的铸锭炉晶体生长系统是在坩埚底部的中心部位能够首先产生一临界过冷度使熔体在此处优先成核，形成的晶核在径向及纵向温度梯度的共同影响下以球冠状胚团的形式向四周扩展，此过程中固液界面的曲率逐渐趋于平缓，当受到坩埚壁约束后，再在纵向温度梯度作用下垂直向上生长。

一个优质的热门结构不但可以对生长系统中的初期成核进行控制，同时还能促使生长系统中的温度变化呈现均匀对称的分布，且能为后期的晶体生长提供适合的温度梯度，保证晶体生长的速度和质量，节约能耗，降低成本。

目前传统晶硅铸锭炉热场的开合，主要有以下几种方法：

1.绝热笼上提使热交换台和炉体冷壁之间形成辐射通道，简称侧板提拉法，见图1。

侧板提拉法主要是将构成热场的保温隔热笼体的四侧板设计为一个运动部件，侧板往下运动可以将多晶硅重熔长晶的热场封闭起来，通电使热场里的加热器升温，以加热熔化多晶硅原材料；侧板部件往上提升，则打开热场腔室，暴露出热交换台，形成温降梯场，通过一定的工艺步骤，实现定向长晶过程。

2.绝热底板下移使得热交换台和炉体冷壁之间形成辐射通道（本申请人的专利200820121103.3），简称底板升降法，见图2。

方法1和方法2一样，能控制晶体初期成核，但后期辐射量不足导致晶体生长连续性不好而且生长缓慢，也无法实现硅锭的快速冷却，增加了铸锭时间和能耗。

3.绝热底板侧向移动，使得热交换台和底部冷壁之间形成辐射通道，简称底板抽拉法，见图3。

底板抽拉法是将构成热场的保温绝热笼体的底部设置一组可侧向移动的绝热底板。闭合时将热场底部的通水冷却块与热交换台隔开，当原材料完全熔化后，按一定工艺步骤抽去底部的绝热底板，形成温降梯场，实现定向长晶过程。

该方法能够得到大范围的辐射通道，但是无法对初期成核进行控制，热冲击大，而且增加了额外的能耗。

4.百叶保温板转动一定角度打开，使得热交换台和底部冷壁之间形成辐射通道（本申请人的专利申请201010607129.0），简称百叶开合法，见图4。

该方法是由本申请人针对现有热门的一些现存问题做出的技术创新，可以通过控制百叶转开角度大小，有效的对硅锭初期成核和能耗进行合理的控制。但是，由于百叶不是四周对称的结构，形成的是条状冷却带，不利于均匀的控制热交换台底部换热，造成晶体生长质量差。

上述的几种方法，各有优缺点。根据热交换法的基本原理，辐射量的大小决定了单位时间内通过热交换台和冷壁之间的能量。通过调整散热区域的结构，可以起到完善热场的作用。不同的底部散热区域及结构设计会有不同的效果。初期辐射量过大会极大影响成核质量，并且增加额外的能耗，如方法3；后期辐射量不足导致晶体生长连续性不好并且生长速度缓慢，如方法1和方法2；散热通道的不均匀对称性也会对晶体成核及生长造成不利的影响，如方法4。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种隔热板组件可以采用中心对称开合法的晶硅铸锭炉热场热门控制装置，其对隔热板进行开合，使铸锭过程更加容易控制并尽可能减少工艺周期时间和能耗。

为此，本实用新型采用如下的技术方案：一种晶硅铸锭炉热场热门控制装置，包括绝热笼、置于绝热笼内的加热器和热交换台，绝热笼的下方设有内部通冷却水的冷板，其特征在于：所述的冷板与绝热笼底部之间设有其中心形成的开口能以中心对称的方式逐渐向四周打开或向中心闭合的隔热板组件。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型采取以下技术措施：

所述的隔热板组件由二块以上的隔热板组成，相邻隔热板采用搭接的连接结构，相邻隔热板采用搭接的连接结构。对隔热板的形状不做具体要求，可以是扇形圆边形、直边形、圆边形或其他形状；隔热板的数量可以是两块、四块或多块。