[發(fā)明專利]用于多晶硅鑄錠工藝的石墨加熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710036107.1
• 申請日: 2007-11-12
• 公開（公告）號: CN101265607A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程遠(yuǎn)貴;陳國紅;王滋淵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B21/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 馬強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種工業(yè)加熱器，進(jìn)一步是指用于多晶硅鑄錠工藝、可將硅料高溫熔鑄形成大尺寸方形硅錠的石墨加熱器。

背景技術(shù)

目前，太陽能電池用硅錠的生產(chǎn)工藝主要包括單晶硅拉制和多晶硅鑄錠。多晶硅鑄錠技術(shù)由于能直接熔鑄出適于規(guī)模化生產(chǎn)的大尺寸方形硅錠、制造過程相對簡單、生產(chǎn)成本大為降低，從而成為太陽能電池用硅錠制備的主流方法。

為使硅料熔融(約1540℃)，必須采用合適的加熱方式。輻射加熱可以對結(jié)晶過程中的熱量傳遞進(jìn)行精確控制，易于在硅液內(nèi)部形成豎直的溫度梯度，因此輻射加熱是定向凝固鑄造多晶硅錠的最佳加熱方法。多晶硅錠晶粒形狀的控制在很大程度上取決于鑄錠工藝過程，即晶體生長過程中的溫度分布、凝固過程、固液界面形狀等，而加熱器的熱量分布情況則是影響上述三個參數(shù)的主要因素之一。

由鑄錠工藝過程可知：高溫時，加熱器的功率將很大；加熱器要求能在真空及惰性氣氛中長期使用，即加熱器工作在低壓區(qū)域，電熱材料在高溫下自身的蒸汽壓要低，且不能對硅料造成污染；升溫速率要求很高，則要求加熱器自身的熱容量要小；熱場要求均勻，則加熱器的成形也很講究，輻射形成的熱場在確定范圍的不同位置上，其偏差在額定的指標(biāo)內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，根據(jù)上述工藝要求，設(shè)計一種用于多晶硅鑄錠工藝的石墨加熱器，它用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)，可將硅料高溫熔鑄形成大尺寸方形硅錠，能滿足輻射面積大、加熱效率高、基本性能穩(wěn)定等要求并獲得所需高溫，工作可靠性好。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，所述用于多晶硅鑄錠工藝的石墨加熱器的結(jié)構(gòu)為，它有四塊輻射式加熱板，每塊輻射式加熱板由3a(a＝1，2，3)個“n”形塊于底部鄰接組成，其結(jié)構(gòu)特點是，將所述四塊輻射式加熱板立置并圍成一個正方形，在其四個角的下部分別用角接器將相鄰兩塊輻射式加熱板連接起來且所述角接器與相應(yīng)輻射式加熱板之間用碳碳復(fù)合螺栓、碳碳復(fù)合螺母緊固；將圍成所述正方形的四塊輻射式加熱板的共12a個“n”形塊平均分成六組，于每組“n”形塊的頂部安裝一個直立的石墨電極且所裝石墨電極在圍成正方形的四塊輻射式加熱板上均勻分布，每個石墨電極上部分別接有水冷銅電極，所述水冷銅電極的接線為雙三角形連接。

以下對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。

參見圖1至圖3，本發(fā)明有有四塊輻射式加熱板1、2、21、22，每塊輻射式加熱板由3a(a＝1，2，3)個“n”形塊于底部鄰接組成，其結(jié)構(gòu)特點是，將所述四塊輻射式加熱板1、2、21、22立置并圍成一個正方形，在其四個角的下部分別用角接器3將相鄰兩塊輻射式加熱板連接起來且所述角接器與相應(yīng)輻射式加熱板之間用碳碳復(fù)合螺栓6、碳碳復(fù)合螺母8緊固；將圍成所述正方形的四塊輻射式加熱板1、2、21、22的共12a個“n”形塊平均分成六組，于每組“n”形塊的頂部安裝一個直立的石墨電極4且所裝石墨電極4在圍成正方形的四塊輻射式加熱板1、2、21、22上均勻分布，每個石墨電極4上部分別接有水冷銅電極9，將各水冷銅電極9按雙三角形接線方式連接。

本報本發(fā)明中，所述輻射式加熱板1、2、21、22最好是采用冷等靜壓成型石墨加工，工作部分的表面未經(jīng)機械加工處理，輻射面積大、加熱效率高、耐氧化性能好，滿足大功率要求；

本發(fā)明的設(shè)計原理是，為滿足多晶硅鑄錠時坩堝形狀為方形的要求，本加熱器連接為一體后也為方形；電熱元件用高純石墨加工成板狀，并且在加熱板上加工有多處腰槽，從而增大了石墨加熱器的電阻，在保證相同功率的條件下，可提高加熱器的電壓、降低電流，因而可簡化電極引出結(jié)構(gòu)，減少能量損耗；電極連接處由于增大了接觸面積，減少了接觸電阻，降低了熱損失，提高了設(shè)備的可靠性。

由以上可知，本發(fā)明為用于多晶硅鑄錠工藝可將硅料高溫熔鑄形成大尺寸方形硅錠的輻射式加熱器，它能滿足輻射面積大、加熱效率高、且基本性能穩(wěn)定等要求并獲得所需高溫，工作可靠性好。

附圖說明

圖1是一種實施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖(電極未畫出)；

圖2是圖1中A-A向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中輻射式加熱板的展開圖；

圖4是四塊輻射式加熱板的六組“n”形塊組成雙三角形接法的電連接圖，圖中R為“n”形塊組，A、B、C、A′、B′、C′為相應(yīng)于三相電源的接線端子；

圖5是電極的一種實施例結(jié)構(gòu)。

在圖中：

1、2、21、22-輻射式加熱板，?????3-角接器，

4-石墨電極，????????????????????5-石墨支承環(huán)，