[實用新型]利于調(diào)節(jié)鑄錠拉拔速度的定向凝固裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821909299.2
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN209162247U
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羊?qū)?/a>;庹開正
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇斯力康科技有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 胡曉麗

本實用新型公開了利于調(diào)節(jié)鑄錠拉拔速度的定向凝固裝置，爐體內(nèi)設(shè)有環(huán)形隔板，隔板上方設(shè)有石英坩堝、石墨發(fā)熱體、保溫套筒和感應(yīng)線圈，隔板的下方設(shè)有拉錠機構(gòu)，拉錠機構(gòu)通過冷卻水盤和石墨板與石英坩堝的底部接觸，拉錠機構(gòu)的筒體一端貫穿爐體的底部伸入爐體內(nèi)；筒體伸入爐體內(nèi)的端面上對稱開設(shè)有兩個安裝孔，筒體的內(nèi)壁上對應(yīng)安裝孔的位置開設(shè)有滑槽；安裝孔內(nèi)設(shè)有絲桿，絲桿上套設(shè)有傳動螺母，冷卻水盤的側(cè)壁上凸設(shè)有連接桿，連接桿的自由端穿過滑槽與傳動螺母的側(cè)壁連接。本實用新型采用了絲桿和傳動螺母的螺紋配合進行控制石英坩堝的移動速度，操作簡單，且控制精準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，利于獲得高質(zhì)量完整結(jié)晶的多晶硅產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及多晶硅提純技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利于調(diào)節(jié)鑄錠拉拔速度的定向凝固裝置。

背景技術(shù)

目前太陽能已經(jīng)成為最受關(guān)注的綠色能源，多晶硅是目前應(yīng)用最廣泛的太陽能電池材料。太陽能級多晶硅材料是太陽能電池的重要原料，太陽能電池可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，在常規(guī)能源緊缺的今天，太陽能具有巨大的應(yīng)用價值。目前，世界范圍內(nèi)制備太陽能電池用多晶硅材料已形成規(guī)模化生產(chǎn)，目前的主要技術(shù)路線有：

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依賴于對硅原料的提純。在對硅原料進行提純的過程中，存在一個關(guān)鍵的、必不可少的環(huán)節(jié)，就是對硅原料進行定向凝固提純，所用到的定向凝固技術(shù)廣泛應(yīng)用于冶金提純領(lǐng)域。利用硅原料中硅與金屬雜質(zhì)之間的分凝系數(shù)存在較大差異的這一特點，采用布里奇曼法，利用水冷拉錠機構(gòu)將石英坩堝慢慢拉出感應(yīng)線圈的熱場，在凝固過程中，坩堝底端的硅液首先開始凝固，為達到分凝平衡，分凝系數(shù)小的雜質(zhì)從凝固的硅中向液態(tài)不斷擴散分離出來而聚集在液態(tài)，隨著凝固不斷進行，金屬雜質(zhì)在液態(tài)中的濃度越來越高，最后在鑄錠的頂端凝固下來，凝固完成后在較高溫度下保溫一段時間，使各成分充分?jǐn)U散以達到分凝平衡，最后將金屬雜質(zhì)含量較高的一端去除，得到提純的多晶硅鑄錠。

目前，在定向凝固過程中，拉錠機構(gòu)拉拔坩堝，使坩堝中的液態(tài)硅由上而下形成上下的溫度梯度，拉拔速度過快、過慢等不均勻操作，都會影響到液態(tài)硅結(jié)晶速度，影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量，現(xiàn)有的拉拔機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，拉拔速度無法準(zhǔn)確的控制。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：定向凝固過程中，現(xiàn)有的拉錠機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，拉拔速度無法準(zhǔn)確的控制，本實用新型提供了解決上述問題的利于調(diào)節(jié)鑄錠拉拔速度的定向凝固裝置。

本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

利于調(diào)節(jié)鑄錠拉拔速度的定向凝固裝置，包括爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)有環(huán)形隔板，隔板上方設(shè)有石英坩堝、石墨發(fā)熱體、保溫套筒和感應(yīng)線圈，隔板的下方設(shè)有拉錠機構(gòu)，拉錠機構(gòu)通過冷卻水盤和石墨板與石英坩堝的底部接觸，所述拉錠機構(gòu)包括筒體，筒體的軸向一端貫穿爐體的底部伸入爐體內(nèi)、且位于隔板的下方；筒體伸入爐體內(nèi)的端面上對稱開設(shè)有兩個安裝孔，所述安裝孔的軸心線與筒體的軸心線平行，筒體的內(nèi)壁上對應(yīng)安裝孔的位置開設(shè)有滑槽，滑槽連通筒體內(nèi)部和安裝孔；安裝孔內(nèi)設(shè)有絲桿，絲桿上套設(shè)有傳動螺母，所述冷卻水盤的側(cè)壁上凸設(shè)有連接桿，所述連接桿的自由端穿過滑槽與傳動螺母的側(cè)壁連接；驅(qū)動絲桿轉(zhuǎn)動，聯(lián)動傳動螺母沿絲桿軸向移動，通過連接桿帶動冷卻水盤沿筒體軸向移動。

本實用新型工作原理為：石英坩堝內(nèi)的液態(tài)硅需要定向凝固時，驅(qū)動絲桿正向轉(zhuǎn)動，由于傳動螺母與絲桿螺紋連接，且傳動螺母的側(cè)壁與連接桿連接，連接桿伸出筒體側(cè)壁的滑槽，因此連接桿限制了傳動螺母的周向轉(zhuǎn)動運動，使絲桿的轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)化為傳動螺母的直線運動，傳動螺母沿絲桿軸向向下移動，通過連接桿帶動冷卻水盤、石墨板和石英坩堝沿筒體軸向向下移動，逐漸移出石墨發(fā)熱體、保溫套筒和感應(yīng)線圈構(gòu)成的加熱區(qū)域進入筒體內(nèi)進行冷凝；在定向凝固結(jié)束后，反向轉(zhuǎn)動絲桿，傳動螺母沿絲桿向上運動，帶動石英坩堝向上復(fù)位；絲桿可有電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動，且電機可與位于爐體外的絲桿軸向端轉(zhuǎn)動連接，可采用用一臺變頻器帶動兩臺同步電機，保障兩個電機同步轉(zhuǎn)動；本實用新型采用了絲桿和傳動螺母的螺紋配合進行控制石英坩堝的移動速度，操作簡單，且控制精準(zhǔn)，利于獲得高質(zhì)量完整結(jié)晶的多晶硅產(chǎn)品。