[發明專利]多晶硅鑄錠爐固液界面檢測裝置

有效

• 申請號: 201210457753.6
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN102912417A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 田志恒
• 申請（專利權）人: 田志恒;田立;田陸
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B28/06;C30B35/00;G01F23/26
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;李靈潔

技術領域

本發明涉及多晶硅鑄錠爐內設備，具體而言，涉及一種多晶硅鑄錠爐固液界面檢測裝置。

背景技術

多晶硅鑄錠爐是太陽能光伏產業中最為重要的設備之一。它通過提煉得到的高純度硅熔融調整成為適合于制造太陽能電池的材料，采用定向長晶凝固技術將硅原料熔融制成硅錠，之后工序再將硅錠切成硅片供太陽能電池使用。多晶硅鑄錠爐生產多晶硅的主要生產工藝有：將高純度細小顆粒的硅原料（簡稱籽晶）鋪放在坩堝內的底層，然后在其上鋪放粗硅原料；接下來進行預熱（坩堝的四周和上面設有活動的加熱層）使粗硅原料熔化，待粗硅原料全部熔融為液態的硅而籽晶未全部熔化前，開始降溫進入結晶階段；開始結晶時，裝有熔融硅料的坩堝不動，將加熱層緩慢向上移動，坩堝底部的熱量通過加熱層與隔熱層之間的空隙散發出去，逐漸降低坩堝定向凝固塊的溫度。在此過程中，已結晶的晶體緩慢生長，而熔融的硅液逐漸減薄。這樣在結晶過程中固液界面形成比較穩定的有利于晶體生長的溫度梯度，同時固液界面從坩堝底部向上逐漸升高而形成定向結晶的硅錠。

在熔化末期和結晶初期之間，存在如下一個矛盾：即若籽晶剩余的太多就開始結晶會造成有效硅錠的產量低以及對籽晶的浪費，若籽晶全部被熔融再開始結晶則生產出的硅錠質量差，用這種硅錠切成硅片制成的電池光電轉換效率低。但是，由于多晶硅鑄錠爐內溫度高（約1400℃）、熱場控制嚴，現在還未有一個可行的檢測裝置能實時準確地檢測固液界面，使籽晶接近被完全熔融時就開始結晶。目前，固液界面的高度和何時結晶都通過人工經驗來判斷，這造成硅錠質量差和生產成本高。

發明內容

本發明旨在提供一種多晶硅鑄錠爐固液界面檢測裝置，以解決現有技術中由人工判斷固液界面位置造成的成品硅錠質量差和生產成本高的問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種多晶硅鑄錠爐固液界面檢測裝置，包括：渦流傳感器，用于測量坩堝內部的固液界面，得到關于固液界面高度的電信號；信號處理機，與渦流傳感器電連接，用于通過電信號得出固液界面的高度值。

進一步地，渦流傳感器設置在多晶硅鑄錠爐內的坩堝的底部。

進一步地，渦流傳感器包括外殼、外殼內的骨架和纏繞在骨架上的線圈；線圈包括同心同軸布置的發射線圈和補償線圈以及與發射線圈和補償線圈軸向有間隔且同軸布置的接收線圈；其中，發射線圈、補償線圈和接收線圈的導線設置在骨架的線槽中。

進一步地，骨架包括同心同軸且由內向外依次布置的內層骨架、中層骨架和外層骨架，發射線圈的導線繞制在外層骨架的線槽中，補償線圈的導線繞制在中層骨架或內層骨架的線槽中，以及接收線圈的導線繞制在內層骨架、中層骨架和外層骨架的線槽中。

進一步地，骨架包括同心同軸且由內向外依次布置的內層骨架、中層骨架和外層骨架，發射線圈的導線繞制在外層骨架和中層骨架的線槽中，補償線圈的導線繞制在內層骨架的線槽中，以及接收線圈的導線繞制在內層骨架、中層骨架和外層骨架的線槽中。

進一步地，發射線圈和補償線圈的導線的繞制方向相反。

進一步地，線槽的截面形狀為弧形或U形。

進一步地，渦流傳感器從下往上依次穿過坩堝的定向凝固塊和坩堝的石墨防護板。

進一步地，還包括位于多晶硅鑄錠爐外的電氣室，信號處理機設置在電氣室內，渦流傳感器與信號處理機通過信號電纜連接。

應用本發明的技術方案，通過設置渦流傳感器，可以在線實時準確地檢測到多晶硅固液界面的高度，從而控制多晶硅的長晶時機，提高硅錠的質量，減少對籽晶的浪費，降低硅錠的生產成本。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了本發明一個實施例的多晶硅鑄錠爐固液界面檢測裝置的示意圖；以及

圖2示出了本發明一個實施例中的渦流傳感器的示意圖；以及；

圖3示出了圖2中A處的局部放大示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。