[實用新型]一種多晶硅鑄錠爐底部電磁感應加熱系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320079905.3
• 申請日: 2013-02-21
• 公開（公告）號: CN203144555U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祁志國;萬永;肖益波;李忠平;朱紅娣
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫開日能源科技股份有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙) 32227
• 代理人: 杜丹盛

技術(shù)領(lǐng)域

????本實用新型涉及多晶硅鑄錠爐結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種多晶硅鑄錠爐底部電磁感應加熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

多晶硅鑄錠爐是目前光伏行業(yè)中多晶硅鑄錠生產(chǎn)中的主要設(shè)備，其功能是將多晶硅料按照設(shè)定工藝進行熔化、定向凝固結(jié)晶、退火、冷卻等幾個工藝步驟后，生長成為具有一致晶體方向的鑄錠或者具有單晶特性的鑄錠。生產(chǎn)多晶硅鑄錠過程中，其最主要的部件為鑄錠爐的熱場。設(shè)計合理的熱場，能夠通過控制加熱器的功率輸出變化、隔熱材料的位置、厚度等等，實現(xiàn)有選擇地生長多晶硅錠晶體，保持晶體生長的方向一致，更有效地排除金屬雜質(zhì)?，F(xiàn)有的設(shè)備一般為四面或五面加熱，其工作過程為：將硅料放置在坩堝內(nèi)，然后放入熱場中，底部設(shè)有熱交換平臺，通過加熱器的加熱，將硅料熔化，再有步驟地控制熱量從底部流出，實現(xiàn)多晶硅在坩堝內(nèi)定向凝固。

近幾年來，隨著技術(shù)進步，多晶硅鑄錠爐的裝料量越來越大。從最初的200多公斤上升到800公斤至1000公斤，甚至更高。大的裝料量導致坩堝的尺寸變大，熱場尺寸也相應增加；但是，熱場內(nèi)部的溫度均勻性卻因為尺寸的增加有所下降，特別是在類單晶或高效多晶的生產(chǎn)工藝中，更需要準確控制熱場內(nèi)的溫度變化和均勻性，否則，晶體生長的一致性將得不到保證，同時，在晶體之間的晶界上面也會沉積大量的雜質(zhì)；最后做出的硅片上存在大量雜質(zhì)和錯位的晶界，將在硅禁帶中引入深能級，成為光生少數(shù)載流子的復合中心，降低做成太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

也有采用六面加熱器設(shè)計的鑄錠爐，即：底部配有一組石墨加熱器，通常還帶有水冷換熱器；通過該水冷換熱器，實現(xiàn)定向凝固工藝所要求的將多晶硅從下到上凝固。該設(shè)計使得熱場溫度非常均勻，上、中、下三個溫區(qū)，增加了工藝控制的靈活性。但是，由于增加了底部的水冷換熱器，從而增加了機構(gòu)的復雜程度，底部的結(jié)構(gòu)設(shè)計也相對復雜。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本實用新型提供了一種多晶硅鑄錠爐底部電磁感應加熱系統(tǒng)，其利用電磁感應加熱技術(shù)直接加熱坩堝底部的發(fā)熱體，從而實現(xiàn)熱場內(nèi)部的溫度均勻性；同時由于硅熔化之后，其導電性能良好，在電磁波的作用下，產(chǎn)生流動，有利于定向凝固過程中的排除雜質(zhì)，其結(jié)構(gòu)簡單，且確保了熱場內(nèi)部溫度的均勻性、晶體之間的晶界上面雜質(zhì)少。

一種多晶硅鑄錠爐底部電磁感應加熱系統(tǒng)，其技術(shù)方案是這樣的：其包括坩堝、外部隔熱層、頂部加熱器、四周加熱器，所述坩堝、頂部加熱器、四周加熱器均位于所述外部隔熱層所形成的腔體內(nèi)，所述頂部加熱器位于所述坩堝的上方，所述四周加熱器分別位于所述坩堝的四周，其特征在于：所述坩堝的底部支承于發(fā)熱體，所述發(fā)熱體支承于保溫絕熱層，所述保溫絕熱層的底部布置有電磁感應線圈，所述電磁感應線圈外接電源，所述電源外接有電源控制器，所述發(fā)熱體的底部設(shè)置有溫度傳感器，所述溫度傳感器外接于所述電源控制器。

其進一步特征在于：?

所述發(fā)熱體具體為石墨板，同時也作為石墨護板的使用；

所述電源提供電磁感應線圈的電流為交變電流；

所述電磁感應線圈可以是一組電磁感應線圈，也可以為旋向相同的至少兩組電磁感應線圈組成；

所述電磁感應線圈平面布置于所述保溫絕熱層的底部；

所述電磁感應線圈具體為空心銅管螺旋布置而成；

所述空心銅管螺旋布置而成的電磁感應線圈內(nèi)腔裝有冷卻水。

采用本實用新型的結(jié)構(gòu)后，在加熱化料的過程中，底部電磁感應線圈通過加熱底部的發(fā)熱體產(chǎn)生熱量，進而加熱坩堝底部，減少熱場內(nèi)部的溫度差，電源控制器通過溫度傳感器測到的溫度對電磁感應線圈的電源進行調(diào)節(jié)，控制發(fā)熱體的功率輸出，從而實現(xiàn)調(diào)整溫度的目的，其利用電磁感應加熱技術(shù)直接間接加熱坩堝底部的發(fā)熱體，從而實現(xiàn)熱場內(nèi)部的溫度均勻性；同時由于硅熔化之后，其導電性能良好，在電磁波的作用下，產(chǎn)生流動，有利于定向凝固過程中排除雜質(zhì)，其結(jié)構(gòu)簡單，且確保了熱場內(nèi)部的溫度均勻性、晶體之間的晶界上面雜質(zhì)少。

附圖說明

圖1為本實用新型的主視圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的電磁感應線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式