[发明专利]一种多晶硅铸锭炉系统

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅技术领域，特别是涉及一种多晶硅铸锭炉系统。

背景技术

多晶硅铸锭的主要工序包括喷涂、装料、铸锭炉和硅块检测四个步骤，其中，铸锭炉工序将装好的硅料装入铸锭炉，经过抽真空、加热、熔化、长晶、退火、冷却、硅锭卸载几个步骤铸造成符合标准的多晶硅锭。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的多晶硅铸锭炉系统中的局部结构示意图；图2为图1的A-A方向结构示意图。

铸锭炉工序主要部件包括铸锭炉1’以及设置于铸锭炉1’内部的坩埚4’、隔热笼2’和加热器3’等部件，隔热笼2’一般包括隔热笼侧部21’、隔热笼底部22’和隔热笼上部23’，在硅锭铸造过程中，硅料在真空状态下被加热至熔点以上，约达到1560℃，坩埚4’内硅料在此过程中逐渐熔化成液态。在熔化后期开始通入氩气，同时缓慢打开隔热笼侧部21’(部分设备会配合一些其他措施。如挡板控制隔热笼2’内部上下热传递，底部水冷铜盘、中空DS块5’通入冷却气体等)来实现长晶过程。在此过程中，加热器3’(一般加热器3’包括加热器侧部31’和加热器上部32’两部分)往往也会继续对坩埚进行加热，完成长晶过程后，炉腔内上下温度会逐步降至1370℃左右，达到均衡以进行硅锭的退火，去除硅锭内应力及降低晶体缺陷，以防止硅锭产生裂纹提高硅锭品质。退火完成后，硅锭在炉腔内逐渐降温至400℃左右进行出炉。

其中，形成于坩埚4’内的热场是影响硅锭质量的重要因素之一，硅锭在成型时，要尽可能的在热场的引导下沿纵向生长，减少横向或其他方向的生长。

但是，现有技术中的坩埚4’内壁各部位其所受的冷量是不一样的，这样将会导致坩埚4’各部位散热不均匀，因而将会引起坩埚4’局部过冷，形成横向温度梯度，导致硅锭内部晶体生长方向杂乱无章，不利于晶体垂直生长，最终使晶体缺陷增加，影响电池转换效率。

因此，如何提高一种有利于硅锭纵向生长的多晶硅铸锭炉系统，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的一个目的旨在提供一种有利于硅锭纵向生长的多晶硅铸锭炉系统。

为实现上述目的，本发明提供了包括铸锭炉，所述铸锭炉的炉腔中设有坩埚，所述坩埚和所述铸锭炉的炉壁之间还设置有隔热笼，所述隔热笼内还设置有围绕所述坩埚的加热器，所述坩埚的内侧壁与所述铸锭炉的内侧壁之间的间距处处相等。

优选地，所述加热器的内侧壁与所述坩埚的内侧壁之间的间距处处相等。

优选地，所述隔热笼的内侧壁与所述坩埚内侧壁的之间的间距处处相等。

优选地，所述铸锭炉的内侧壁围成圆柱状，所述坩埚的内腔也呈圆柱状。

优选地，所述加热器包括若干上下布置的圆形管，各所述圆形管未成圆柱状。

优选地，所述加热器的侧壁沿其周向分为至少两部分，各部分之间通过石墨螺钉连接。

优选地，所述隔热笼的侧壁沿周向分为至少两部分，各部分之间密封连接。

优选地，还包括控制所述隔热笼的侧壁上下升降的升降系统。

优选地，还包括位于所述隔热笼的底壁和坩埚之间的石墨定向助凝块，所述坩埚置于所述石墨定向助凝块上。

本发明提供的坩埚内侧壁与炉腔内侧壁之间的间距离相等；本发明中的多晶硅铸锭炉系统在铸锭工艺的晶体生长过程中，打开隔热笼后，因盛装硅锭的坩埚的内侧壁与铸锭炉的内侧壁之间的间距处处相等，这样，坩埚周壁散热比较均匀，在横向温度上不存在温度差，与坩埚内侧壁接触的硅锭周壁受热比较均匀，硅锭横向温度布置比较均匀一致，改善了横向温度梯度，有利于晶体只沿纵向生长，降低硅锭内部晶体缺陷，提高了电池转换效率。

在一种优选的实施例中，加热器的内侧壁与坩埚内侧壁之间的间距处处相等；这样综合考虑了加热器和炉身中冷凝系统构成的热场系统对坩埚侧壁的影响，使坩埚侧壁受热尽量均匀，减小坩埚侧壁之间的横向温度差，进而减弱与坩埚侧壁接触的硅锭的横向温差，有利于硅锭纵向生长，进一步提高多晶硅锭的成型质量。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的多晶硅铸锭炉系统中的局部结构示意图；

图2为图1的A-A方向结构示意图；

图3为本发明所提供的多晶硅铸锭炉系统中的横截面的结构示意图；

图4为图3中所示多晶硅铸锭炉系统中坩埚的结构示意图；

图5为本发明中所提供的多晶硅铸锭炉系统中生产的硅锭的一种分割方式的示意图；

图6为图3中所示加热器的侧部结构示意图。