專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及多晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池板主要采用多晶硅制成，然而多晶硅的制作過程是首先在鑄錠爐內(nèi)將多晶硅原料加熱熔化，然后對坩堝內(nèi)多晶硅原料進(jìn)行降溫、冷卻凝固形成多晶硅錠。上述技術(shù)中生產(chǎn)多晶硅錠，主要包括以下幾個階段熔化、定向結(jié)晶、退火、冷卻。多晶硅錠的生長過程中冷卻最為重要，多采用通過調(diào)節(jié)加熱器的功率，調(diào)節(jié)底部熱交換臺的接觸距離進(jìn)行降溫，以便控制硅錠生長速度和生長方向?！0004]還用通過設(shè)置循環(huán)盤管制冷裝置于坩堝底部，當(dāng)坩堝加熱結(jié)束后，通過啟動制冷裝置循環(huán)冷媒主動將坩堝底部開始冷卻。上述制冷方式中都無法控制坩堝的冷卻位置，也無法控制坩堝內(nèi)多晶硅的生長方向，跟不能控制多晶硅的均勻度，生產(chǎn)出來的多晶硅錠品質(zhì)差，廢料多，生產(chǎn)率低。現(xiàn)有鑄錠爐如圖I所示，申請?zhí)枮?201010176628. 9的中國專利，具體公開的是雙腔體隔熱籠的晶硅鑄錠爐。然而一種設(shè)有隔溫裝置的多晶硅鑄錠爐的冷卻方法及冷卻裝置尚未見報導(dǎo)。
實(shí)用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種能廣出聞品質(zhì)多晶娃淀的實(shí)現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的冷卻裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種實(shí)現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的冷卻裝置，所述鑄錠爐的隔熱籠內(nèi)設(shè)置有隔熱門，將隔熱籠分隔為上、下腔室；所述上腔室為加熱室，其內(nèi)容置有加熱組件和坩堝，用于熔化原料；所述下腔室為制冷室，其內(nèi)容置有制冷組件，用于對坩堝內(nèi)的熔化原料均勻降溫，以便實(shí)現(xiàn)晶硅均勻生長。所述上腔室內(nèi)設(shè)有定向溫度傳導(dǎo)裝置，將上腔室分為上、下兩個部分；所述上部分設(shè)置有上加熱器和坩堝，下部分設(shè)置有下加熱器。所述隔熱門為兩層疊加的隔溫門，其中第一層隔熱門為封閉隔熱門；第二層隔熱門為中部開口隔熱門；所述各層隔熱門貫穿隔熱籠側(cè)壁與驅(qū)動電機(jī)連接，通過驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動門板與隔熱籠側(cè)壁滑動配合連接，實(shí)現(xiàn)隔熱門的開/合；當(dāng)打開第一層隔熱門時，第二層隔熱門中部開口流過冷空氣；根據(jù)降溫速度及降溫均勻度的要求，通過打開第二層隔熱門使中部開口更大來控制冷卻氣體的傳入量，最終控制冷卻速度，控制結(jié)晶。所述隔熱門設(shè)置為N層隔熱門；第一層隔熱門為封閉隔熱門，其他隔熱門設(shè)為中部開口 ；當(dāng)隔熱門為第N層時，設(shè)置第N層隔熱門上的開口度大于第N-I隔熱門上的開口度；其中NS 3，N為整數(shù)。所述每個隔熱門尾端與隔熱籠側(cè)壁上設(shè)有的卡槽對接，所述隔熱門的材質(zhì)為固化碳纖維；所述開口為正方形、長方形開口。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是I、本實(shí)用新型冷卻裝置是將鑄錠爐加設(shè)有隔溫裝置，該方法新穎巧妙有效將爐內(nèi)冷熱分隔開，控制上下溫度梯度。2、本實(shí)用新型冷卻裝置中可以設(shè)置成N層隔溫門，該倒金字塔結(jié)構(gòu)可以更準(zhǔn)確控制導(dǎo)入氣體量和冷卻位置，使降溫速度和降溫位置可控。

圖I是本實(shí)用新型基于的現(xiàn)有鑄錠爐結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的隔溫門結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型的隔溫門中部開口結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型的多個隔溫門中部開口結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型的多層門疊放結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如附圖圖1-6所示，一種實(shí)現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的冷卻裝置，所述鑄錠爐的隔熱籠7內(nèi)設(shè)置有隔熱門，將隔熱籠7分隔為上、下腔室；所述上腔室為加熱室，其內(nèi)容置有加熱組件和坩堝2，用于熔化原料，所述加熱組件為上、下加熱器1、6。所述下腔室為制冷室，其內(nèi)容置有制冷組件，用于對坩堝2內(nèi)的熔化原料均勻降溫，所述制冷組件為水冷換熱盤，以便實(shí)現(xiàn)晶硅均勻生長。所述上腔室內(nèi)設(shè)有定向溫度傳導(dǎo)裝置3，將上腔室分為上、下兩個部分；所述上部分設(shè)置有上加熱器I和坩堝2，下部分設(shè)置有下加熱器6。所述定向溫度傳導(dǎo)裝置3為現(xiàn)有產(chǎn)品，如采用定向送風(fēng)的風(fēng)扇，定向送風(fēng)的風(fēng)機(jī)，定向送風(fēng)的風(fēng)道等。所述隔熱門為兩層疊加的隔溫門，其中第一層隔熱門為封閉隔熱門；第二層隔熱門為中部開口隔熱門；所述各層隔熱門貫穿隔熱籠7側(cè)壁與驅(qū)動電機(jī)連接，通過驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動門板與隔熱籠7側(cè)壁滑動配合連接，實(shí)現(xiàn)隔熱門的開/合；當(dāng)打開第一層隔熱門時，第二層隔熱門中部開口流過冷空氣；根據(jù)降溫速度及降溫均勻度的要求，通過打開第二層隔熱門使中部開口更大來控制冷卻氣體的傳入量，最終控制冷卻速度，控制結(jié)晶。所述隔熱門設(shè)置為N層隔熱門；第一層隔熱門為封閉隔熱門，其他隔熱門設(shè)為中部開口 ；當(dāng)隔熱門為第N層時，設(shè)置第N層隔熱門上的開口度大于第N-I隔熱門上的開口度；其中N蘭3，N為整數(shù)。所述每個隔熱門尾端與隔熱籠7側(cè)壁上設(shè)有的卡槽對接，所述隔熱門的材質(zhì)為固化碳纖維；所述開口為正方形、長方形開口。操作過程為通過控制上、下加熱器1、6的功率，打開隔熱門，連通水冷換熱盤，使硅料下溫度下降形成溫度梯度，并通過改變隔熱門的開口大小來控制換氣量的大小，進(jìn)而控制晶體生長的速度。打開第一層隔熱門，實(shí)現(xiàn)第二層隔熱門中部開口貫通，使冷卻氣體導(dǎo)入進(jìn)行換熱；還可根據(jù)降溫速度及降溫均勻度的要求，通過再打開第二層隔溫門使中部開口最大來控制冷卻氣體的傳入量，最終控制坩堝2內(nèi)均勻生長晶硅錠。一種實(shí)現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的方法，基于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的鑄錠爐，將鑄錠爐內(nèi)的隔熱籠7結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)；第一步，首先在鑄錠爐的隔熱籠7內(nèi)增加一隔溫裝置4，將隔熱籠7內(nèi)形成兩個封閉的腔室；第二步，然后在其中上腔室內(nèi)設(shè)有上加熱器I、坩堝2和下加熱器6，通 過關(guān)閉隔溫裝置4，啟動上加熱器I和下加熱器6同時加熱，使坩堝2內(nèi)的硅料熔化；第三步，在隔溫裝置4下方設(shè)有換熱裝置5 ;第四步，控制隔溫裝置4開口的大小來控制冷氣量，控制晶硅均勻生長。所述換熱裝置5采用水冷換熱盤。所述隔溫裝置4采用多個隔溫門。上述第一步中的隔溫裝置4為兩個或兩個以上的隔溫門，將各個隔溫門層疊設(shè)置。上述第一步中隔溫裝置4為兩層隔溫門時，將第一層隔溫門設(shè)置為全封閉隔溫門，將第二層隔溫門設(shè)置為中部開口的隔溫門；上述第一步中隔溫裝置4根據(jù)熔化后原料對降溫均勻度的要求，將隔溫門設(shè)置為N層門；第一層門是全封閉的，將第二層 第N層隔溫門設(shè)成中部開口；當(dāng)隔溫門為N層時，設(shè)置第N層隔溫門上的開口度大于第N-1隔溫門上的開口度；其中N ^ 3，N為整數(shù)。將所述第一層隔溫門打開后，其余隔溫門的中部開口處貫穿形成倒金字塔形狀。實(shí)施例采用現(xiàn)有多晶硅鑄錠爐，熔煉450kg多晶硅鑄錠，歷經(jīng)52小時，毛錠成品率66% ；采用本實(shí)用新型制冷裝置后生長晶硅后，同樣熔煉450kg多晶硅鑄錠，歷經(jīng)46小時，毛錠成品率72%。
權(quán)利要求1.一種實(shí)現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的冷卻裝置，其特征在于 所述鑄錠爐的隔熱籠內(nèi)設(shè)置有隔熱門，將隔熱籠分隔為上、下腔室； 所述上腔室為加熱室，其內(nèi)容置有加熱組件和坩堝，用于熔化原料； 所述下腔室為制冷室，其內(nèi)容置有制冷組件，用于對坩堝內(nèi)的熔化原料均勻降溫，以便實(shí)現(xiàn)晶硅均勻生長。
2.按權(quán)利要求I所述的冷卻裝置，其特征在于 所述上腔室內(nèi)設(shè)有定向溫度傳導(dǎo)裝置，將上腔室分為上、下兩個部分； 所述上部分設(shè)置有上加熱器和坩堝，下部分設(shè)置有下加熱器。
3.按權(quán)利要求I所述的冷卻裝置，其特征在于 所述隔熱門為兩層疊加的隔溫門，其中第一層隔熱門為封閉隔熱門；第二層隔熱門為中部開口隔熱門； 所述各層隔熱門貫穿隔熱籠側(cè)壁與驅(qū)動電機(jī)連接，通過驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動門板與隔熱籠側(cè)壁滑動配合連接，實(shí)現(xiàn)隔熱門的開/合； 當(dāng)打開第一層隔熱門時，第二層隔熱門中部開口流過冷空氣；根據(jù)降溫速度及降溫均勻度的要求，通過打開第二層隔熱門使中部開口更大來控制冷卻氣體的傳入量，最終控制冷卻速度，控制結(jié)晶。
4.按權(quán)利要求I所述的冷卻裝置，其特征在于 所述隔熱門設(shè)置為N層隔熱門；第一層隔熱門為封閉隔熱門，其他隔熱門設(shè)為中部開Π ； 當(dāng)隔熱門為第N層時，設(shè)置第N層隔熱門上的開口度大于第N-I隔熱門上的開口度； 其中N蘭3，N為整數(shù)。
5.按權(quán)利要求I所述的冷卻裝置，其特征在于 所述每個隔熱門尾端與隔熱籠側(cè)壁上設(shè)有的卡槽對接，所述隔熱門的材質(zhì)為固化碳纖維；所述開口為正方形、長方形開口。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種實(shí)現(xiàn)多晶硅鑄錠爐冷卻的冷卻裝置，所述鑄錠爐的隔熱籠內(nèi)設(shè)置有隔熱門，將隔熱籠分隔為上、下腔室；所述上腔室為加熱室，其內(nèi)容置有加熱組件和坩堝，用于熔化原料；所述下腔室為制冷室，其內(nèi)容置有制冷組件，用于對坩堝內(nèi)的熔化原料均勻降溫，以便實(shí)現(xiàn)晶硅均勻生長。所述上腔室內(nèi)設(shè)有定向溫度傳導(dǎo)裝置，將上腔室分為上、下兩個部分；所述上部分設(shè)置有上加熱器和坩堝，下部分設(shè)置有下加熱器。該冷卻裝置通過隔熱門，巧妙地將爐內(nèi)冷熱分隔開；通過控制上下加熱器的功率，形成上下溫度梯度，通過打開每層隔熱門可以控制開口的大小來控制通氣量及冷卻速度；該方法結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
文檔編號C30B28/06GK202766657SQ20122025848
公開日2013年3月6日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者樊海艷 申請人:沈陽森之洋自動化科技有限公司