[实用新型]应用于多晶硅电子束熔炼的水冷铜坩埚

说明书

技术领域

本实用新型属于多晶硅提纯领域，具体涉及一种应用于多晶硅电子束熔炼的水冷铜坩埚。

背景技术

太阳能级多晶硅材料是最主要的光伏材料，它应用于太阳能电池，可以将太阳能转化为电能，在常规能源紧缺的今天，太阳能具有巨大的应用价值，近年来，全球太阳能光伏产业迅速增长，太阳能电池产量快速增加，直接拉动了多晶硅需求的急剧膨胀。但太阳能级多晶硅材料高昂的制造成本以及复杂的制造工艺是制约光伏产业大发展的瓶颈，严重阻碍了我国太阳能电池的推广和使用。我国能够自主生产的太阳能级多晶硅不足需求的5%，绝大部分原材料需要进口，开发适合我国国情的太阳能级多晶硅制备技术符合国家能源战略的要求，是我国光伏产业大发展的必由之路。

为此，世界各国都在积极开发具有生产周期短、污染小、成本低、工艺相对简单、规模大小可控的制备高纯硅材料的新工艺方法，而冶金法由于具备以上优点，被认为是最能有效地降低多晶硅生产成本的技术之一，目前已成为世界各国竞相研发的热点。电子束熔炼技术是冶金法制备太阳能级多晶硅中重要的方法之一，它是利用高能量密度的电子束作为熔炼热源的工艺方法，通过熔化块体硅料形成熔池后，在电子束产生的高温下，利用表面蒸发效应，有效去除饱和蒸汽压较高的杂质，如磷，铝等。

电子束熔炼硅料采用的载体一般为水冷铜坩埚，即铜坩埚内通入有循环冷却水，用于对铜坩埚的降温保护。水冷铜坩埚的结构一般为下端进水，上端出水，使水流自下而上循环，当水流在水冷铜坩埚内流动性越好，则降温保护的效果越好。目前，已有技术在水冷铜坩埚内加设螺旋管道，使水流在螺旋管道内流动，但此种方式要求前期制作工艺复杂，一体成型要求度高，水冷铜坩埚的制作成本也大大增加。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型提出一种应用于多晶硅电子束熔炼的水冷铜坩埚，通过简单的结构改造，以此增加水流在水冷铜坩埚内的流动性，提高降温保护的效果。

本实用新型所述的一种应用于多晶硅电子束熔炼的水冷铜坩埚，包括埚体和底座，埚体底部通过连接件与底座固定连接，埚体与底座之间沿埚体外壁形成空腔，该空腔下端两侧设置有进水口，上端两侧设置有出水口，位于空腔内的进水口处均设置有挡板，挡板与进水口成30～60度角，且两挡板互相平行。

其中，该埚体的熔炼区优选为圆柱形结构，也可以为圆台形结构，且上部直径大于底部直径。对于本实用新型来说，更加优选采用圆台形结构，一是增大冷却水与熔炼区外壁的接触面积，提高散热效果，二是由于圆台形结构的上部直径大于底部直径，电子束只扫射上部表面，因此增大了电子束扫射的面积，提高了电子束熔炼提纯的效果。

本实用新型中在空腔内的进水口处均设置有挡板，进入的冷却水与挡板接触后，由于挡板与进水口之间有夹角，因此冷却水会沿夹角方向流动，与对面进水口进入的冷却水形成涡流，从而大大增加了流动性，提高了散热效果。

本实用新型所具有的有益效果是：通过简单的结构改造，只需要在水冷铜坩埚的空腔内设置挡板，即可实现冷却水在空腔内形成涡流流动，大大提高散热效果，保证了对水冷铜坩埚的降温保护。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中的A-A视图；

图中：1、埚体  2、底座  3、进水口  4、出水口  5、挡板。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型做进一步描述。

实施例1：

如图1和图2所示，一种应用于多晶硅电子束熔炼的水冷铜坩埚，包括埚体1和底座2，埚体1底部通过连接件与底座2固定连接，埚体1与底座2之间沿埚体1外壁形成空腔，该空腔下端两侧设置有进水口3，上端两侧设置有出水口4，位于空腔内的进水口3处均设置有挡板5，挡板5与进水口3成30～60度角，且两挡板5互相平行。

其中，该埚体1的熔炼区采用圆台形结构，一是增大冷却水与熔炼区外壁的接触面积，提高散热效果，二是由于圆台形结构的上部直径大于底部直径，电子束只扫射上部表面，因此增大了电子束扫射的面积，提高了电子束熔炼提纯的效果。

在空腔内的进水口3处均设置有挡板5，进入的冷却水与挡板5接触后，由于挡板5与进水口3之间有夹角，因此冷却水会沿夹角方向流动，与对面进水口3进入的冷却水形成涡流，从而大大增加了流动性，提高了散热效果。

通过简单的结构改造，只需要在水冷铜坩埚的空腔内设置挡板5，即可实现冷却水在空腔内形成涡流流动，大大提高散热效果，保证了对水冷铜坩埚的降温保护。