[發明專利]一種內置載氣加熱裝置的多晶鑄錠爐

在審

• 申請號: 201710893535.X
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN107523863A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 陳鴿;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 陳鴿
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請為申請號為201610082941.3、申請日為2016-02-03、名稱為一種內置換熱器及載氣加熱裝置的多晶鑄錠爐的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種多晶鑄錠爐，尤其涉及一種內置換熱器及載氣加熱裝置的多晶鑄錠爐，屬于晶體生長設備領域。

背景技術

多晶鑄錠爐10包括爐體11、隔熱籠14、加熱器15、換熱平臺16、引流裝置12和紅外探測儀90。加熱器15包括頂加熱器和側加熱器，設置在隔熱籠14內；換熱平臺16通過石墨立柱裝配于下爐體內并位于隔熱籠14內。裝滿硅料的坩堝放置在換熱平臺16上，位于側加熱器內；引流裝置12貫穿并裝配在隔熱籠的頂隔熱板上，其下端出口對著坩堝的上方開口，用于輸運載氣。紅外探測儀90固定在爐體11的頂部，其下端探頭正對著引流裝置12。鑄錠爐10采用五面加熱，則坩堝內液態硅19四邊側的溫度高于中部的溫度，將形成四邊側的液態硅上浮、中部的液態硅下沉的自然對流流場。四邊側溫度較高的液態硅中熔解的雜質(如碳、氮)的熔解度若達到或接近飽和，當其流到中部時，由于溫度降低，雜質熔解度達到過飽和，將導致雜質如碳、氮等形核析出；雜質核隨著液流下沉溫度下降并逐步生長形成雜質夾雜物。冷載氣經引流裝置的出口集中垂直地吹射液態硅的中心區域，載氣從該區域液態硅中帶走大量的熱量，造成該區域液態硅溫度進一步下降，組分過冷度增強，從而促進液態硅中的雜質如碳、氮等雜質過飽和形核析出，并促進雜質核生長形成宏觀雜質，如碳化硅雜質、氮化硅雜質。碳化硅雜質具有電活性，影響太陽能電池的轉化效率。因此，亟需開發一種內置換熱器及載氣加熱裝置的多晶鑄錠爐，把冷載氣加熱成溫度較高的熱載氣后，再由引流裝置吹射坩堝中的液態硅，以減少液態硅中由載氣導致的雜質形核及雜質核生長。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種內置換熱器及載氣加熱裝置的多晶鑄錠爐。以克服現有技術中所存在的問題：冷載氣集中吹射液態硅表面的某一區域，如中部區域，載氣從該區域帶走大量的熱量，造成該區域大幅降溫，液態硅組分過冷，促進液態硅中雜質形核及雜質核生長形成雜質夾雜物。

本發明的一種技術方案是提供一種內置載氣加熱裝置及換熱器的多晶鑄錠爐，包括隔熱籠、加熱器和導流管，所述隔熱籠為主要由側隔熱板、頂隔熱板和底隔熱板所構成的腔體，加熱器設置在隔熱籠內，其設計要點在于：還包括導流裝置、用于加熱載氣的加熱裝置及換熱器，所述導流裝置包括固定連接的導流筒部和進氣部，導流筒部為沿其中心線方向設置通孔的柱體，進氣部設置在導流筒部的外部；所述導流筒部上端部的筒壁內設置與其共中心線的呈環狀的分流腔；進氣部內置用于載氣流入的進氣孔，進氣孔和分流腔連通；所述導流筒部的筒壁內設置至少一條自分流腔的下端面沿著非等螺距的圓柱狀螺旋線向下延伸的導流氣道，導流氣道的出口位于導流筒部的下端；所述導流管裝配在頂隔熱板上，其下端穿過頂隔熱板中部的通孔，并從頂隔熱板的下端面伸出；所述導流裝置和導流管下端部軸向固定連接；所述加熱裝置和換熱器設置在鑄錠爐內，加熱裝置設置在隔熱籠內，換熱器設置在隔熱籠外；所述換熱器的輸入端和載氣的輸氣管連通，輸出端和加熱裝置的輸入端連通；所述加熱裝置的輸出端和導流裝置的進氣孔連通。

在應用中，本發明多晶鑄錠爐還有如下進一步優選的技術方案。

優選地，所述進氣孔和分流腔通過連通氣道連通，連通氣道的一端部和進氣孔相切連通，另一端部和分流腔的側面相切連通。

優選地，所述加熱裝置為加熱管，所述加熱管的輸出端和導流裝置的進氣孔連通，輸入端和換熱器的輸出端連通。

優選地，所述加熱管呈迂回分布，設置于鑄錠爐的加熱器和隔熱籠之間。

優選地，所述加熱管為翅片管，設置于加熱器的頂加熱器和隔熱籠的頂隔熱板之間。

優選地，所述加熱管的材質為鉬、鎢或鈦。

優選地，所述換熱器包括第一換熱器，第一換熱器設置在隔熱籠的頂隔熱板的上方。

優選地，所述換熱器還包括第二換熱器，第二換熱器和第一換熱器和連通，第二換熱器設置在隔熱籠的開啟閉合處，隔熱籠開啟時第二換熱器對著隔熱籠的開口。

優選地，所述導流氣道出口段的螺旋線的螺距逐漸減小，導流氣道的出口位于導流筒部的下端面；或者，

所述導流氣道出口段的螺旋線的螺距逐漸減小、半徑逐漸增大，導流氣道的出口位于導流筒部外側面的下端或位于導流筒部的外側面和下端面的交處。