[实用新型]利于调节铸锭拉拔速度的定向凝固装置

说明书

本实用新型公开了利于调节铸锭拉拔速度的定向凝固装置，炉体内设有环形隔板，隔板上方设有石英坩埚、石墨发热体、保温套筒和感应线圈，隔板的下方设有拉锭机构，拉锭机构通过冷却水盘和石墨板与石英坩埚的底部接触，拉锭机构的筒体一端贯穿炉体的底部伸入炉体内；筒体伸入炉体内的端面上对称开设有两个安装孔，筒体的内壁上对应安装孔的位置开设有滑槽；安装孔内设有丝杆，丝杆上套设有传动螺母，冷却水盘的侧壁上凸设有连接杆，连接杆的自由端穿过滑槽与传动螺母的侧壁连接。本实用新型采用了丝杆和传动螺母的螺纹配合进行控制石英坩埚的移动速度，操作简单，且控制精准，结构稳固，利于获得高质量完整结晶的多晶硅产品。

技术领域

本实用新型涉及多晶硅提纯技术领域，具体涉及一种利于调节铸锭拉拔速度的定向凝固装置。

背景技术

目前太阳能已经成为最受关注的绿色能源，多晶硅是目前应用最广泛的太阳能电池材料。太阳能级多晶硅材料是太阳能电池的重要原料，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。目前，世界范围内制备太阳能电池用多晶硅材料已形成规模化生产，目前的主要技术路线有：

太阳能光伏产业的发展依赖于对硅原料的提纯。在对硅原料进行提纯的过程中，存在一个关键的、必不可少的环节，就是对硅原料进行定向凝固提纯，所用到的定向凝固技术广泛应用于冶金提纯领域。利用硅原料中硅与金属杂质之间的分凝系数存在较大差异的这一特点，采用布里奇曼法，利用水冷拉锭机构将石英坩埚慢慢拉出感应线圈的热场，在凝固过程中，坩埚底端的硅液首先开始凝固，为达到分凝平衡，分凝系数小的杂质从凝固的硅中向液态不断扩散分离出来而聚集在液态，随着凝固不断进行，金属杂质在液态中的浓度越来越高，最后在铸锭的顶端凝固下来，凝固完成后在较高温度下保温一段时间，使各成分充分扩散以达到分凝平衡，最后将金属杂质含量较高的一端去除，得到提纯的多晶硅铸锭。

目前，在定向凝固过程中，拉锭机构拉拔坩埚，使坩埚中的液态硅由上而下形成上下的温度梯度，拉拔速度过快、过慢等不均匀操作，都会影响到液态硅结晶速度，影响到最终产品的质量，现有的拉拔机构结构简单，拉拔速度无法准确的控制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：定向凝固过程中，现有的拉锭机构结构简单，拉拔速度无法准确的控制，本实用新型提供了解决上述问题的利于调节铸锭拉拔速度的定向凝固装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：

利于调节铸锭拉拔速度的定向凝固装置，包括炉体，所述炉体内设有环形隔板，隔板上方设有石英坩埚、石墨发热体、保温套筒和感应线圈，隔板的下方设有拉锭机构，拉锭机构通过冷却水盘和石墨板与石英坩埚的底部接触，所述拉锭机构包括筒体，筒体的轴向一端贯穿炉体的底部伸入炉体内、且位于隔板的下方；筒体伸入炉体内的端面上对称开设有两个安装孔，所述安装孔的轴心线与筒体的轴心线平行，筒体的内壁上对应安装孔的位置开设有滑槽，滑槽连通筒体内部和安装孔；安装孔内设有丝杆，丝杆上套设有传动螺母，所述冷却水盘的侧壁上凸设有连接杆，所述连接杆的自由端穿过滑槽与传动螺母的侧壁连接；驱动丝杆转动，联动传动螺母沿丝杆轴向移动，通过连接杆带动冷却水盘沿筒体轴向移动。

本实用新型工作原理为：石英坩埚内的液态硅需要定向凝固时，驱动丝杆正向转动，由于传动螺母与丝杆螺纹连接，且传动螺母的侧壁与连接杆连接，连接杆伸出筒体侧壁的滑槽，因此连接杆限制了传动螺母的周向转动运动，使丝杆的转动运动转化为传动螺母的直线运动，传动螺母沿丝杆轴向向下移动，通过连接杆带动冷却水盘、石墨板和石英坩埚沿筒体轴向向下移动，逐渐移出石墨发热体、保温套筒和感应线圈构成的加热区域进入筒体内进行冷凝；在定向凝固结束后，反向转动丝杆，传动螺母沿丝杆向上运动，带动石英坩埚向上复位；丝杆可有电机驱动转动，且电机可与位于炉体外的丝杆轴向端转动连接，可采用用一台变频器带动两台同步电机，保障两个电机同步转动；本实用新型采用了丝杆和传动螺母的螺纹配合进行控制石英坩埚的移动速度，操作简单，且控制精准，利于获得高质量完整结晶的多晶硅产品。