[實用新型]一種多晶硅鑄錠爐

有效

• 申請號: 201520978701.2
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN205188479U
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 陳五奎;劉強;徐文州;馮加保
• 申請（專利權）人: 樂山新天源太陽能科技有限公司;深圳市拓日新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: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 李玉興

技術領域

本實用新型涉及多晶硅生產設備領域，尤其是一種多晶硅鑄錠爐。

背景技術

太陽能電池可以將光能轉換為電能，是現代節能社會發展的一個重點。根據基體材料的 不同，現有的太陽能電池分為多晶硅太陽能電池、單晶硅太陽能電池和類單晶硅太陽能電池。 其中，單晶硅太陽能電池的轉化效率高，但生產成本也高，多晶硅太陽能電池的轉化效率比 單晶硅太陽能電池低1％-2％，但其生產成本也低，而類單晶硅太陽能電池是介于單晶硅電池 和多晶硅太陽能電池之間的電池。綜合考慮，目前市場上的太陽能電池仍以多晶硅太陽能電 池為主。

現有用于生產多晶硅太陽能電池的多晶硅錠通常采用鑄錠工藝制的，鑄錠工藝一般是通 過多晶硅鑄錠爐實現的，現有的多晶硅鑄錠爐包括，包括爐體，爐體上設置有抽氣孔，所述 爐體內設置有下托保溫板與保溫罩，保溫罩放置在下托保溫板上，保溫罩與下托保溫板共同 構成保溫隔熱籠，所述保溫罩上連接有能夠使保溫罩上下移動的升降桿，所述保溫隔熱籠內 設置有坩堝、坩堝護板、石墨底板、石墨蓋板、側部加熱器、頂部加熱器、熱交換平臺，所 述石墨底板放置在熱交換平臺上，坩堝放置在石墨底板上，坩堝護板設置在坩堝外側，側部 加熱器設置在坩堝護板的外側，石墨蓋板設置在坩堝上方，頂部加熱器設置在石墨蓋板上方， 所述熱交換平臺通過石墨立柱固定在爐體底部，坩堝護板的上端設置有尾氣排放孔，還包括 進氣管，所述進氣管依次穿過爐體、保溫罩、頂部加熱器、石墨蓋板后伸入坩堝內。

目前的鑄錠工藝，首先是經過噴涂-裝料工序后，再進入鑄錠工序。

噴涂：硅料高溫熔化后會與坩堝發生反應，引入雜質，并且造成粘鍋，影響硅錠的質量， 所以需要在坩堝與硅料之間噴涂一層氮化硅溶液，利用氮化硅可以有效的隔離硅料與坩堝， 氮化硅溶液噴涂完成以后，再進行高溫烘干，將氮化硅溶液中的水分蒸發，就可以使坩堝內 壁附著一層氮化硅涂層。

裝料：坩堝烘干以后，將散碎的硅料，按順序、要求及重量將硅料裝入坩堝中。

裝完料的坩堝就可以進行下一步的鑄錠工藝，首先將裝好料的坩堝裝入鑄錠爐的爐體內， 按要求裝好后，將鑄錠爐合蓋，合蓋以后的鑄錠爐，就形成一個密封的腔室，將裝好硅料的 坩堝密封在鑄錠爐內部，開始運行鑄錠工藝，整個鑄錠工藝分6個過程，抽真空-加熱-熔化- 長晶-退火-冷卻。

S11、抽真空：將爐體內的空氣從抽氣孔抽走，防止升溫的過程中空氣中的氧氣與硅料發 生氧化反應，影響硅錠質量。抽真空是利用真空泵將爐體內的空氣抽出，直到達到設備開啟 要求。

S12、加熱：抽真空完成以后，進入加熱階段，加熱是為了快速使硅料升溫接近熔化溫度， 此時爐腔內的環境為真空環境，可以有利于將附著在硅料表面的水蒸氣，通過抽真空的方法 抽出，并且快速升溫。

S13、熔化：熔化過程中，需要在密封的腔室內填充氬氣，避免附著在坩堝內壁的氮化硅 涂層發生分解反應，氬氣是通過進氣管充入爐體內。熔化開始后，爐體內開始充氣，按工藝 程序充氣到規定壓力后，開始動態保持。

S14、長晶：熔化完成的硅料，開始進行長晶，長晶的過程是將爐體內部的保溫罩向上升， 液態硅從底部開始散熱，底部的液態硅變成固態硅，并伴隨著保溫罩的上升及熱量的散失， 緩慢向上凝固，直至整個硅錠凝固完成。

S15、退火：由于長晶過程在底部開始，并伴隨保溫罩升起，直至頂部，這樣頂底之間因 為散熱的原因，就會存在一定得溫度差，產生內應力。退火的作用就是在保證恒溫環境下， 消除溫度差，從而消除內應力。

S16、冷卻：在爐腔內快速冷卻硅錠到出爐溫度。