專利名稱:一種多晶硅鑄錠爐的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及多晶硅領域,尤其涉及一種多晶硅鑄錠爐。
背景技術:
硅是一種重要的電子、光學材料,在信息、通訊、航天、環(huán)境保護等廣闊的領域發(fā)揮 著重要的作用,市場需求越來越大。如太陽能電池硅就遠遠不能滿足需要,目前太陽能電池 用硅來源有一是半導體多晶硅彎頭料、碎料;二是多晶硅多余的生產能力生產的太陽能 級的多晶硅;三是電子級多晶硅生產的頭尾料、鍋底料。目前多晶硅鑄錠爐主要用于以鑄錠方式生產硅半導體材料,傳統(tǒng)的多晶硅鑄錠爐 由爐體和爐蓋所組成,通常爐蓋位于爐體上端,電加熱器分布在爐膛的坩堝周邊,存在裝卸 料不方便,電控加熱和控制系統(tǒng)的帶電元件下置,安全性能差,爐體內隔熱體設置分布不合 理,使熔煉鑄錠多晶硅速度慢,設備使用壽命短。
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能有效保護操作人員安全,提高生產多晶 硅鑄錠的速度和質量,簡化爐體結構,延長設備使用壽命的多晶硅鑄錠爐。為了克服背景技術中存在的缺陷,本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是 一種多晶硅鑄錠爐,包括爐體、支架,所述爐體固定在支架上,所述爐體內設置有支撐板,所 述支撐板上設置有坩堝,所述爐體包括上爐體、下爐體,所述上爐體、下爐體之間連接有升 降裝置,所述坩堝外設置有發(fā)熱器,所述發(fā)熱器外扣罩有反射屏。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例,一種多晶硅鑄錠爐進一步包括所述升降裝置設置在 支架上,包括底座、絲桿、側固座,所述底座與支架固定為一體,底座內設有電機和連軸器, 所述側固座設置在下爐體上,所述底座與側固座通過絲桿連接。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例,一種多晶硅鑄錠爐進一步包括所述升降裝置為三 個,呈三角分布在爐體周邊。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例,一種多晶硅鑄錠爐進一步包括所述上爐體與下爐體 周邊設有卡扣。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例,一種多晶硅鑄錠爐進一步包括所述上爐體上設置有 頂蓋,所述頂蓋上設置有保護氣體進口。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例,一種多晶硅鑄錠爐進一步包括所述上爐體一端設置
有真空接口。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例,一種多晶硅鑄錠爐進一步包括所述發(fā)熱器為石墨溫 梯發(fā)熱器,發(fā)熱器的電阻的厚度自上而下漸增。本發(fā)明解決了背景技術中存在的缺陷,通過升降裝置控制下爐體上升或下降,能 方便地放入或取出裝有多晶硅錠的坩堝,有效地保護操作人員的安全。同時,采用自上向 下厚度漸增的石墨電阻發(fā)熱器,由于電阻值隨石墨厚度的增大而減小,因此通電時,石墨發(fā)熱器上端發(fā)熱量高,下端發(fā)熱量低,自上向下形成溫度的梯度分布。在硅液降溫凝固階段, 這一效應使坩堝內的硅液自上至下保持定向的溫度梯度,即硅液在靜態(tài)下就能實現(xiàn)梯度冷 卻凝固,而不需定向移動;由于爐體內部沒有任何組件的相對移動,使硅料在整個提純過程 中,沒有振動等干擾影響,從而達到良好的提純和晶體生長效果。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的結構示意圖;其中1、支架,2、上爐體,3、下爐體,4、坩堝,5、發(fā)熱器,6、支撐板,7、絕熱保濕材 料,8、反射屏,9、底座,10、側固座,11、絲桿,12、卡扣,13、頂蓋,14、保護氣體接口,15、真空接口。
具體實施例方式現(xiàn)在結合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的 示意圖,僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構,因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。如圖1所示的一種多晶硅鑄錠爐,包括爐體、支架1,所述爐體固定在支架1上,所 述爐體內設置有支撐板6,所述支撐板6上設置有坩堝4,所述爐體包括上爐體2、下爐體3, 所述上爐體2、下爐體3之間連接有升降裝置,所述上爐體2 —端設置有真空接口 15,所述 坩堝4外設置有發(fā)熱器5,所述發(fā)熱器5外扣罩有反射屏8。所述爐體與反射屏8之間還填 有絕熱保濕材料7。所述升降裝置設置在支架1上,包括底座9、絲桿11、側固座10,所述底座9與支架 1固定為一體,底座9內設有電機和連軸器,所述側固座10設置在下爐體3上,所述底座9 與側固座10通過絲桿11連接。所述升降裝置為三個,呈三角分布在爐體周邊。電機通過 兩連軸器和軟軸向兩邊帶動另兩底座上的連軸器和絲桿11,使呈三角分布在爐體周邊的絲 桿11同步升降,平穩(wěn)開啟、關閉下爐體3。關閉后,用卡扣12將上爐體2和下爐體3鎖閉成 一體。加工時,在坩堝4中裝好需要處理的硅原料,將坩堝4放在支撐板6上,安裝連接 管道,通過升降裝置密封爐體,通入保護氣體,并進行真空置換。設定PID控制程序和參數(shù), 進入升溫階段,熔融硅。根據(jù)工藝的需要,可以在熔融硅中進行添加劑或吹入氣體等精煉操 作。精煉結束后,精確控制降溫速度,以石墨溫梯發(fā)熱器控制熱場,使硅開始在坩堝的底部 凝固結晶,固液界面在溫度梯度熱場下,緩慢地向上移動,硅液逐漸結晶生長形成多晶硅, 分凝系數(shù)小的雜質帶到錠的頂部,達到硅的進一步提純和多晶硅鑄錠的目的。坩堝4內的硅完全結晶以后,降溫到一定的階段,保持恒溫一段時間,進行晶體的 退火以消化應力。進一步降溫到預定的溫度,出料,切去多晶硅錠的上部等雜質富集硅料, 得到高純多晶硅錠。以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示,通過上述的說明內容,相關工作人員完 全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內,進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術 性范圍并不局限于說明書上的內容,必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。
權利要求
1.一種多晶硅鑄錠爐,包括爐體、支架(1),所述爐體固定在支架(1)上,所述爐體內 設置有支撐板(6),所述支撐板(6)上設置有坩堝G),其特征在于所述爐體包括上爐體 O)、下爐體(3),所述上爐體O)、下爐體(3)之間連接有升降裝置,所述坩堝(4)外設置有 發(fā)熱器(5),所述發(fā)熱器(5)外扣罩有反射屏(8)。
2.如權利要求1所述的一種多晶硅鑄錠爐,其特征在于所述升降裝置設置在支架(1) 上,包括底座(9)、絲桿(11)、側固座(10),所述底座(9)與支架(1)固定為一體,底座(9) 內設有電機和連軸器,所述側固座(10)設置在下爐體(3)上,所述底座(9)與側固座(10) 通過絲桿(11)連接。
3.如權利要求1所述的一種多晶硅鑄錠爐,其特征在于所述升降裝置為三個,呈三角 分布在爐體周邊。
4.如權利要求1所述的一種多晶硅鑄錠爐,其特征在于所述上爐體(2)與下爐體(3) 周邊設有卡扣(12)。
5.如權利要求1所述的一種多晶硅鑄錠爐,其特征在于所述上爐體(2)上設置有頂 蓋(13),所述頂蓋(1 上設置有保護氣體進口(14)。
6.如權利要求1所述的一種多晶硅鑄錠爐,其特征在于所述上爐體(2)—端設置有 真空接口(15)。
7.如權利要求1所述的一種多晶硅鑄錠爐,其特征在于所述發(fā)熱器(5)為石墨溫梯 發(fā)熱器,發(fā)熱器(5)的電阻的厚度自上而下漸增。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多晶硅鑄錠爐,包括爐體、支架,所述爐體固定在支架上,所述爐體內設置有支撐板,所述支撐板上設置有坩堝,所述坩堝外設置有發(fā)熱器,所述發(fā)熱器外扣罩有反射屏,所述爐體與反射屏之間填有絕熱保濕材料,所述爐體包括上爐體、下爐體,所述上爐體、下爐體之間連接有升降裝置,所述上爐體一端設置有真空接口。本發(fā)明通過升降裝置控制下爐體上升或下降,能方便地放入或取出裝有多晶硅錠的坩堝,有效地保護操作人員的安全,同時,采用自上向下厚度漸增的石墨電阻發(fā)熱器,提高生產多晶硅鑄錠的速度和質量,簡化爐體結構,延長設備的使用壽命。
文檔編號C30B28/06GK102127809SQ20111006285
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權日2011年3月16日
發(fā)明者陸國富 申請人:常州市萬陽光伏有限公司