[發明專利]一種多晶硅鑄錠爐及多測溫點監測多晶鑄錠籽晶高度方法

有效

• 申請號: 201410072367.4
• 申請日: 2014-03-01
• 公開（公告）號: CN103924295A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 曹建偉;傅林堅;葉欣;石剛;聶冰冰
• 申請（專利權）人: 浙江晶盛機電股份有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B28/06
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明屬于多晶硅鑄錠技術領域，特別涉及一種多晶硅鑄錠爐及多測溫點監測多晶鑄錠籽晶高度方法。

背景技術

多晶鑄錠爐是用于制備太陽能級多晶硅錠的專業設備，隨著光伏行業的蓬勃興起而得到快速發展。多晶鑄錠的生產過程實為硅料熔化重結晶的過程，需要經過裝料、抽真空、加熱、熔化、長晶、退火、冷卻、出爐等工序。

近年來，國內外企業為了提高多晶硅鑄錠電池片的轉換效率，進行了積極的探索和試驗，籽晶法高效多晶是目前較成熟和可行的方法。采用該方法裝料時，需先在坩堝底部鋪一層碎硅片作為籽晶，然后在上面繼續填裝多晶硅料；熔化時，保證硅料從上向下層層熔化，待熔化至鋪有碎硅片的籽晶時跳轉進入下一步；長晶時，在碎硅片籽晶的基礎上，溶液底部形成細小且分布均勻的晶粒，進而向上生長形成低缺陷高品質的硅錠；采用籽晶法生產的高效多晶，較同樣條件下普通鑄錠多晶電池效率提高0.2%以上，現已經在國內多個廠家中得到驗證和推廣。

籽晶法高效多晶硅錠的由于底部存有未重熔結晶的硅料，因此成品率較普通鑄錠方法低8%左右，這是其最大弊端。由此可知，與籽晶法高效多晶成品率相關的關鍵要點就是籽晶高度的控制，籽晶保留高度越低則硅錠重熔結晶部分就越多，有效利用部分也就越多。目前籽晶高度的測量一般都是通過石英玻璃棒人工操作實現的，所帶來的問題除每爐都需消耗一根玻璃棒外，高溫下玻璃棒容易出現彎曲形變導致測量誤差，更為甚之，一旦玻璃棒斷裂則會報廢整個硅錠。此外，當所有爐臺批量推廣籽晶法高效多晶時，不同操作人員間操作手法的差異也會使得測量數據存在偏差，因此為了保證籽晶保留的成功率，需將跳轉時籽晶高度增加到20mm左右，這將會導致底部未熔硅料過多，使得硅錠整錠成品率過低，最終影響生產效益，限制了籽晶法高效多晶的推廣。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種多晶硅鑄錠爐及多測溫點監測多晶鑄錠籽晶高度方法。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種多晶硅鑄錠爐，包括爐體、隔熱籠、石墨護板、定向散熱塊、石墨支撐柱、紅外測溫儀、可編程邏輯控制器、熱電偶測溫儀、石英坩堝和加熱器。

所述隔熱籠吊裝在爐體上，定向散熱塊通過多個石墨支撐柱安裝于爐體內，石墨護板安裝于定向散熱塊的上表面，所述加熱器安裝于爐體上，并將石墨護板罩于該加熱器內，所述石英坩堝安裝于石墨護板內；紅外測溫儀安裝于爐體的底部，在爐體、隔熱籠和定向散熱塊上依次設置貫穿孔以形成通道，使紅外測溫儀能夠探測石墨護板輻射的紅外線以檢測石英坩堝底部溫度；熱電偶測溫儀安裝于石墨護板的底部，并依次通過爐體、隔熱籠和定向散熱塊上的貫穿孔，檢測石英坩堝底部溫度；可編程邏輯控制器分別通過各自導線與紅外測溫儀、熱電偶測溫儀相連，用于采集紅外測溫儀和熱電偶測溫儀的數據，進行運算處理。

本發明中，所述熱電偶測溫儀為R型熱電偶，測量范圍為0℃～1800℃，安裝于石英坩堝底部的中心區域。

本發明中，所述紅外測溫儀采用1um光譜響應，測量范圍為450℃～1740℃，分辨率0.1℃，安裝于石英坩堝底部的邊角區域。

本發明中，還提供基于所述多晶硅鑄錠爐的多測溫點監測多晶鑄錠籽晶高度方法：在石英坩堝內部填裝有硅料，所述硅料包括籽晶硅料和原生多晶硅料，其中籽晶硅料位于石英坩堝底部，籽晶硅料的高度為30～50mm，原生多晶硅料覆蓋在籽晶硅料的上方；在石英坩堝底部的中心區域和邊角區域安裝兩個測溫點，通過實時檢測石英坩堝底部溫度，同時配備有專門的可編程邏輯控制器，用于采集紅外測溫儀和熱電偶測溫儀的數據，進行運算處理，進而演算出籽晶高度H，單位為mm，滿足公式：