[實用新型]一種晶體生長設備中雙向強化氣體冷卻裝置

有效

• 申請號: 201320079916.1
• 申請日: 2013-02-21
• 公開（公告）號: CN203144557U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 祁志國;曾向鑫;萬永;肖益波;李忠平;朱紅娣
• 申請（專利權）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;C30B11/00
• 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

技術領域

????本實用新型涉及晶體生長設備中的熱交換器結構的技術領域，具體為一種晶體生長設備中雙向強化氣體冷卻裝置。

背景技術

多晶硅鑄錠爐為太陽能光伏行業常用的多晶硅晶體生長設備，其功能是將多晶硅碎塊料經過熔化，定向凝固生長等工藝步驟，生產出晶體生長方向一致的多晶鑄錠或類似單晶性能的類單晶鑄錠的晶體生長設備。其中定向凝固工藝為生產過程中最關鍵的工藝步驟。傳統鑄錠爐，見圖1，其在定向凝固過程中，通過提升隔熱籠5或者降低坩堝3的高度，使得坩堝3底部的散熱塊6從保溫層中暴露出來，從而實現坩堝底部的溫度下降，實現定向凝固的過程，控制硅晶體的生長速度。圖1中，1為頂部加熱器、2為外爐殼、3為坩堝、4為四周加熱器、5為隔熱籠、6為底部散熱塊、7為底部測溫傳感器、8為底部活動保溫板.

但是隨著技術的進步，上述坩堝底部降溫方式的一些不足之處慢慢顯露出來。首先，多晶硅鑄錠爐的裝料量大幅上升，從最初的200多公斤提升到現在的1000公斤。大的裝料量給熱場帶來一個嚴重的問題，即在工藝運行過程中，難以保證熱場內部溫度變化的均勻性，因此對于生長高質量的晶體帶來不小的困難。

高質量晶體的生長需要更準確的溫度控制，現有設備通過暴露散熱塊的方式散發熱量，其溫度的變化和熱流量的大小都難以控制，是一種被動的散熱方式，其無法確保高質量晶體的生長。

發明內容

針對上述問題，本實用新型提供了一種晶體生長設備中雙向強化氣體冷卻裝置，其可以確保熱場內部溫度變化的均勻性，且可以控制溫度變化和熱流量大小，可以確保高質量晶體的生長。

一種晶體生長設備中雙向強化氣體冷卻裝置，其技術方案是這樣的：其包括外爐殼，所述外爐殼內布置有坩堝、隔熱籠、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隔熱籠所形成的腔體內，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，所述隔熱籠開有豁口，所述豁口位置設置有底部活動保溫板，其特征在于：所述坩堝的底部支承于氣體冷卻墊塊的上端面，所述氣體冷卻墊塊的內部設計有氣路，所述氣體冷卻墊塊的氣路外接有兩根通氣管，兩根所述通氣管、外部的換熱器、氣體冷卻墊塊的氣路、增壓泵形成閉合循環通路，其中一根所述通氣管外接有流量傳感器、壓力傳感器，所述氣體冷卻墊塊位于所述底部活動保溫板的正上方。

其進一步特征在于：?

所述氣體冷卻墊塊具體為石墨氣體冷卻墊塊；

兩根所述通氣管的下端分別連接氣體流動換向器后和外部的換熱器、增壓泵形成循環通路。

采用本實用新型的結構后，氣體冷卻墊塊代替散熱塊的功能，該氣體冷卻墊塊內部設計有氣路，并通過兩根通氣管與設備外部的換熱器、增壓泵相連。工作時，溫度較低的氬氣或/其它氣體通過氣體冷卻墊塊，將坩堝底部的熱量帶走，從而實現坩堝內部多晶硅熔液內從上到下的呈下降趨勢的溫度變化，攜帶熱量的熱氣從出口離開換熱器，進入到冷端換熱器進行冷卻，然后再重新進入氣體冷卻墊塊內部的氣路，其可以確保熱場內部溫度變化的均勻性；且由于其中一根所述通氣管外接有流量傳感器、壓力傳感器，其可以根據數據控制氬氣或/其它氣體的流量，從而控制溫度變化和熱流量大小，確保高質量晶體的生長。

附圖說明

圖1為現有的多晶硅鑄錠爐的結構示意圖；

圖2為本實用新型的主視圖結構示意圖。

具體實施方式

見圖2，其包括外爐殼2，外爐殼2內布置有坩堝3、隔熱籠5、頂部加熱器1、四周加熱器4，坩堝3、頂部加熱器1、四周加熱器4均位于隔熱籠5所形成的腔體內，頂部加熱器1位于坩堝3的上方，四周加熱器4分別位于坩堝1的四周，隔熱籠5的開有豁口17，豁口17位置設置有底部活動保溫板8，坩堝3的底部支承于氣體冷卻墊塊6的上端面，氣體冷卻墊塊6的內部設計有氣路9，氣體冷卻墊塊6的氣路9外接有兩根通氣管10、11，兩根通氣管10、11、外部的換熱器12、氣體冷卻墊塊的氣路9、增壓泵13形成閉合循環通路，其中一根通氣管10外接有流量傳感器14、壓力傳感器15，兩根通氣管10、11的下端分別連接氣體流動換向器16后和外部的換熱器12、增壓泵13形成循環通路；氣體冷卻墊塊6位于底部活動保溫板8的正上方，氣體冷卻墊塊6具體為石墨氣體冷卻墊塊。圖中7為底部測溫傳感器。

其中氣體流動換向器16使得氣體冷卻墊塊中的氣體能夠實現雙向流動，并可在工藝運行過程中，根據需要切換。