[发明专利]多晶硅铸锭炉在线补料方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅铸锭炉的补料方法，特别涉及一种在多晶硅铸锭炉生产过程中进行在线补料的方法。

背景技术

硅基太阳能在缓解能源紧张和保护环境方面具有得天独厚的优势。主要影响其发展的关键是作为太阳能电池基料的多晶硅的生产过程成本很高，特别是在多晶硅铸锭的生长过程中，各种损耗占比很大。如何降低该生产环节的损耗成本，已成为了国内外各生产厂家急切想要解决的主要问题。目前，多晶硅铸锭的生长主要是将硅料放入到方形高纯石英坩埚内，在坩埚内初次放入的均为块状硅料，由于硅料形状的不规则，坩埚在装满料后会存在很多间隙。在随后的加热过程中，坩埚内的块状硅料熔化后，会在坩埚上部形成一定的空余空间。由于坩埚在生产过程中是属于一次性耗品，其空间的不能充分利用，即带来了耗材利用率低的缺陷，还使生产产量大打折扣。

发明内容

本发明提供了一种多晶硅铸锭炉在线补料方法，解决了现有的多晶硅生产过程所存在的坩埚耗材利用率低和生产产量大打折扣的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种多晶硅铸锭炉在线补料方法，包括以下步骤：

第一步、在多晶硅铸锭炉炉顶盖上设置补料口，在补料口上设置导料仓，将导料仓的下料管通过补料口设置在多晶硅铸锭炉炉体中的石英坩埚的上方，在多晶硅铸锭炉炉顶盖上分别设置导轨左支撑板和导轨右支撑板，在导轨左支撑板与导轨右支撑板之间设置滑动导轨，料斗通过料斗滑动底座活动设置在滑动导轨上，在料斗的底部设置螺旋给料机，在料斗中设置多晶硅颗粒料，在料斗出料口与导料仓的左侧入料口之间设置可伸缩的导料波纹管，螺旋给料机的出料端设置在导料波纹管中，在多晶硅铸锭炉炉顶盖上设置真空泵，真空泵的抽真空口通过可伸缩的抽真空波纹管与料斗上设置的抽气口连通在一起；

第二步、将导料仓的左侧入料口上设置的插板阀关闭，启动真空泵将料斗抽真空到工艺要求状态；

第三步、确定理论补料时间t：先确定石英坩埚中所装的块状多晶硅料的质量M_块，测定石英坩埚中所装的块状多晶硅料融化后的温度T_液，根据块状多晶硅料的熔点温度T_熔和多晶硅液态比热C_液，利用以下公式：Q_半=C_液（T_液-T_熔）M_块/2，可计算出石英坩埚中所装的块状多晶硅料处于半熔融状态时所释放的理论热量Q_半；再根据料斗中设置的多晶硅颗粒料的温度T_颗和它的比热C_颗，可计算出理论热量Q_半被多晶硅颗粒料吸收后全部融化的量M_颗，计算公式为：M_颗=Q_半/[C_颗（T_熔-T_颗），由于加料过程中，加热器功率输出也会相应的增加，因此此时的M_颗是绝对安全添加重量，最后根据螺旋给料机的给料速度V即可计算出理论补料时间t=M_颗/V；

第四步、当石英坩埚中设置的块状多晶硅料处于半熔融状时，并且石英坩埚中空出的可补料高度H大于100毫米时，打开插板阀，将料斗向右滑动，使螺旋给料机的出料端进入到导料仓的左侧入料口中，启动螺旋给料机驱动电机进行补料，在料斗中的多晶硅颗粒料通过导料仓和下料管，并经在下料管的出口间隔地设置的两片半圆形缓冲挡料板进入到石英坩埚中；

第五步、当补料时间达到第三步计算出的理论补料时间时，关闭螺旋给料机驱动电机，将料斗向左滑动，使螺旋给料机的出料端离开到导料仓的左侧入料口，关闭插板阀，在线补料结束。