[發明專利]一種多晶硅鑄錠爐的冷卻方法及冷卻裝置

無效

• 申請號: 201210178791.8
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102732961A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 樊海艷
• 申請（專利權）人: 沈陽森之洋光伏科技有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

技術領域

本發明涉及多晶硅生產技術領域，尤其涉及一種多晶硅鑄錠爐的冷卻方法及冷卻裝置。

背景技術

現有技術中太陽能電池板主要采用多晶硅制成，然而多晶硅的制作過程是首先在鑄錠爐內將硅原料加熱熔化，然后對坩堝內硅原料進行降溫、冷卻凝固形成多晶硅錠。上述技術中生產多晶硅錠，主要包括以下幾個階段：熔化、定向結晶、退火、冷卻。

多晶硅錠的生長過程中冷卻最為重要，多采用通過調節加熱器的功率，調節加熱籠與底部熱交換臺的接觸距離進行降溫，以便控制硅錠生長速度和生長方向。

還用通過設置循環盤管制冷裝置于坩堝底部，當坩堝加熱結束后，通過啟動制冷裝置循環冷媒主動將坩堝底部開始冷卻。上述制冷方式中都無法控制坩堝的冷卻位置，也無法理想控制坩堝內多晶硅的垂直液面生長方向，更不能控制多晶硅的理想生長速度，生產出來的多晶硅錠品質差，廢料多，生產效率低。現有鑄錠爐如圖1所示，申請號為：201010176628.9的中國專利，具體公開的是雙腔體隔熱籠的晶硅鑄錠爐。

然而一種設有隔熱門的多晶硅鑄錠爐的冷卻方法及冷卻裝置尚未見報導。

發明內容

為解決現有的技術問題，本發明的目的是提供一種能產出高品質多晶硅錠的多晶硅鑄錠爐的冷卻方法及冷卻裝置。

為實現上述目的本發明采用的技術方案是：

一種多晶硅鑄錠爐的冷卻方法，基于現有加熱籠結構的鑄錠爐，將鑄錠爐內的隔熱籠結構進行改進；

第一步，首先在鑄錠爐的隔熱籠內增設一隔溫門，然后將隔熱籠內形成兩個封閉的腔室；

第二步，然后其中一個腔室內設有用于熔化硅料的坩堝及加熱裝置；

第三步，最后在另一個腔室內設置有換熱裝置，通過打開隔溫門對坩堝均勻降溫，實現晶硅均勻生長。

上述第一步中隔熱門為為兩個門扇或兩個門扇以上的對開隔溫門。

上述第一步中隔溫門為兩兩對開門扇時，每個門扇可以水平滑動打開，通過控制每個門扇的開合度以及開合時間，實現控制冷卻氣體傳入量的多少；最終控制坩堝內熔化后原料的降溫速度及降溫均勻度。

上述第一步中隔溫門根據熔化后原料對降溫均勻度及對原料降溫速度的要求，將隔熱門設置為三個門扇、四個門扇或者更多個門扇的對開隔溫門。

上述第一步中隔溫門打開后，開口處可以形成長方形、正方形、圓形或者其他不規則幾何圖形。

一種用于多晶硅鑄錠爐的冷卻裝置，基于現有雙腔結構的鑄錠爐，將加熱籠內設置有一隔溫門，該隔溫門將加熱籠分為上下兩個腔室；

所述上腔室為加熱室，于上腔室內頂部設有上加熱器，中部設有坩堝，下部設有下加熱器，用于對坩堝內的硅料快速熔化；

所述下腔室為制冷室，于下腔室內底部設有換熱裝置，用于對坩堝勻速、均勻降溫，以便實現多晶硅均勻定向生長。

所述上腔室內設置有一定向溫度傳導裝置，所述定向溫度傳導裝置設置于坩堝和下加熱器之間；

首先關閉隔溫門，上、下加熱器同時加熱坩堝內的硅料；

然后打開隔溫門連通換熱裝置，并通過控制上、下加熱器的功率和隔溫門的開關速度、開口距離，使硅料底部溫度下降形成溫度梯度，控制晶硅生長的速度。

所述隔溫門為至少兩個門扇或者兩個門扇以上的對開隔溫門；

所述隔溫門貫穿隔熱籠側壁與驅動電機連接，所述隔溫門通過驅動電機驅動與隔熱籠側壁滑動配合連接。

所述隔溫門為多個對開門扇，每對對開門扇為一層，多對門扇可以形成兩層、三層或多層結構，當兩個門扇對接后，由下層門扇封閉上層對接處的間隙，確保隔溫性能。

所述隔溫門的材質為固化碳纖維；所述換熱裝置采用水冷換熱盤。

本發明的優點是：

1、本發明制冷方法是將鑄錠爐加設隔熱門，該方法新穎、巧妙、有效將爐內冷熱分隔開，并能有效的控制坩堝上下的溫度梯度、控制冷卻位置，便于控制多晶硅垂直生長和理想的生長速度。

2、本發明制冷方法中可以將隔熱門設置成兩層或多層，兩個門扇對開、三個門扇對開或者更多門扇對開結構，該結構更合理地起到保溫的作用。

3、本發明制冷裝置中設有的隔熱門，可以實時控制該門的開合度，該結構可以更合理地控制降溫的位置，更精確地控制降溫速度。

附圖說明

圖1是現有鑄錠爐結構圖。

圖2是本發明的整體結構示意圖。

圖3是本發明的隔溫門結構示意圖。

圖4是本發明采用四個門扇時隔溫門結構示意圖。

具體實施方式