[实用新型]一种晶体生长设备中双向强化气体冷却装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及晶体生长设备中的热交换器结构的技术领域，具体为一种晶体生长设备中双向强化气体冷却装置。

背景技术

多晶硅铸锭炉为太阳能光伏行业常用的多晶硅晶体生长设备，其功能是将多晶硅碎块料经过熔化，定向凝固生长等工艺步骤，生产出晶体生长方向一致的多晶铸锭或类似单晶性能的类单晶铸锭的晶体生长设备。其中定向凝固工艺为生产过程中最关键的工艺步骤。传统铸锭炉，见图1，其在定向凝固过程中，通过提升隔热笼5或者降低坩埚3的高度，使得坩埚3底部的散热块6从保温层中暴露出来，从而实现坩埚底部的温度下降，实现定向凝固的过程，控制硅晶体的生长速度。图1中，1为顶部加热器、2为外炉壳、3为坩埚、4为四周加热器、5为隔热笼、6为底部散热块、7为底部测温传感器、8为底部活动保温板.

但是随着技术的进步，上述坩埚底部降温方式的一些不足之处慢慢显露出来。首先，多晶硅铸锭炉的装料量大幅上升，从最初的200多公斤提升到现在的1000公斤。大的装料量给热场带来一个严重的问题，即在工艺运行过程中，难以保证热场内部温度变化的均匀性，因此对于生长高质量的晶体带来不小的困难。

高质量晶体的生长需要更准确的温度控制，现有设备通过暴露散热块的方式散发热量，其温度的变化和热流量的大小都难以控制，是一种被动的散热方式，其无法确保高质量晶体的生长。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种晶体生长设备中双向强化气体冷却装置，其可以确保热场内部温度变化的均匀性，且可以控制温度变化和热流量大小，可以确保高质量晶体的生长。

一种晶体生长设备中双向强化气体冷却装置，其技术方案是这样的：其包括外炉壳，所述外炉壳内布置有坩埚、隔热笼、顶部加热器、四周加热器，所述坩埚、顶部加热器、四周加热器均位于所述隔热笼所形成的腔体内，所述顶部加热器位于所述坩埚的上方，所述四周加热器分别位于所述坩埚的四周，所述隔热笼开有豁口，所述豁口位置设置有底部活动保温板，其特征在于：所述坩埚的底部支承于气体冷却垫块的上端面，所述气体冷却垫块的内部设计有气路，所述气体冷却垫块的气路外接有两根通气管，两根所述通气管、外部的换热器、气体冷却垫块的气路、增压泵形成闭合循环通路，其中一根所述通气管外接有流量传感器、压力传感器，所述气体冷却垫块位于所述底部活动保温板的正上方。

其进一步特征在于： 

所述气体冷却垫块具体为石墨气体冷却垫块；

两根所述通气管的下端分别连接气体流动换向器后和外部的换热器、增压泵形成循环通路。

采用本实用新型的结构后，气体冷却垫块代替散热块的功能，该气体冷却垫块内部设计有气路，并通过两根通气管与设备外部的换热器、增压泵相连。工作时，温度较低的氩气或/其它气体通过气体冷却垫块，将坩埚底部的热量带走，从而实现坩埚内部多晶硅熔液内从上到下的呈下降趋势的温度变化，携带热量的热气从出口离开换热器，进入到冷端换热器进行冷却，然后再重新进入气体冷却垫块内部的气路，其可以确保热场内部温度变化的均匀性；且由于其中一根所述通气管外接有流量传感器、压力传感器，其可以根据数据控制氩气或/其它气体的流量，从而控制温度变化和热流量大小，确保高质量晶体的生长。

附图说明

图1为现有的多晶硅铸锭炉的结构示意图；

图2为本实用新型的主视图结构示意图。

具体实施方式

见图2，其包括外炉壳2，外炉壳2内布置有坩埚3、隔热笼5、顶部加热器1、四周加热器4，坩埚3、顶部加热器1、四周加热器4均位于隔热笼5所形成的腔体内，顶部加热器1位于坩埚3的上方，四周加热器4分别位于坩埚1的四周，隔热笼5的开有豁口17，豁口17位置设置有底部活动保温板8，坩埚3的底部支承于气体冷却垫块6的上端面，气体冷却垫块6的内部设计有气路9，气体冷却垫块6的气路9外接有两根通气管10、11，两根通气管10、11、外部的换热器12、气体冷却垫块的气路9、增压泵13形成闭合循环通路，其中一根通气管10外接有流量传感器14、压力传感器15，两根通气管10、11的下端分别连接气体流动换向器16后和外部的换热器12、增压泵13形成循环通路；气体冷却垫块6位于底部活动保温板8的正上方，气体冷却垫块6具体为石墨气体冷却垫块。图中7为底部测温传感器。

其中气体流动换向器16使得气体冷却垫块中的气体能够实现双向流动，并可在工艺运行过程中，根据需要切换。