[实用新型]托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种与多晶硅铸锭领域用的坩埚配套的附属装置，特别是涉及托在多晶硅生产领域用的坩埚下部的防漏流的坩埚托。

背景技术

以晶体硅为基材的太阳能电池可分为单晶硅和多晶硅两种。单晶硅晶体通常采用直拉单晶法(Czchoralski，或简称CZ)拉制而成。而多晶硅晶体有多种方法，目前在工业生产中普遍采用的可以粗略地分为定向凝固法，浇铸法，电磁冷石英坩埚连续铸锭法等。其中的定向凝固法由于其所产硅锭重量大，单炉产出量高，耗能低而受到最广泛的应用。定向凝固法的基本工艺特征是配料好的硅原料装满石英坩埚，在控制的环境下，硅原料被加热并熔化，随后，硅溶液在同一石英坩埚中由于单一方向的冷却，例如通常从石英坩埚底面开始结晶凝固，晶体逐渐逆着冷却方向生长，直至全部硅液凝固成为硅锭。

在多晶硅铸锭的工艺中，石英坩埚被用来盛装硅料，硅料在石英坩埚中完成融化、定向凝固的全过程。由于石英坩埚在温度超过1200℃左右后成为玻璃状，开始软化，通常需用其它材料来将石英坩埚固定。目前采用一块石墨底板托住石英坩埚底部，并用几块石墨做的护板来护住石英坩埚的四周，在硅原料熔化、晶体硅结晶过程中，由于各种原因，比如坩埚本身质量有暇，或装料太紧，都可能引起坩埚破裂，从而造成硅液漏出石英坩埚。由于传统石墨做的坩埚托由几块板材拼合而成，因此只能防止受热的石英坩埚过度变形，并不能防止硅液从间隙中泄露。

漏出的硅液会漏流到炉内底部的各种石墨及金属部件，严重时会将底部的水冷不锈钢炉壁熔穿，与炉壁夹层中的循环水发生剧烈反应，严重损坏铸锭炉，并有重大安全隐患。

尽管有技术人员想开发一体化的石墨护板与底板，但多晶硅领域的石英坩埚体积庞大，如果要开发与之配套的大型的一体化的石墨护板与底板在实际生产中很难实现。首先，能装住硅液的石墨材质需高密度石墨，这种原料由于加工工艺的限制，其尺寸受到一定的限制。超过60cm、70cm的块材已不易找到，另外一体化的石墨坩埚托需要用机械设备从一个巨型的石墨块中掏空而成，加工成本高昂，且掏空部分的废弃的石墨无法再利用，浪费极大。因此尽管有泄露硅液的隐患，而单独的数块石墨护板与底板组成的防护部件因成本低廉得到普遍使用。

但在多晶硅生产领域，坩埚的长：宽：高尺寸为60-110cm：60-110cm：20-50cm，甚至更大型化，坩埚承受的重量很大，少的为数十公斤，多的为数百公斤，坩埚托在设计的时候首先需要考虑支撑住坩埚防止坩埚软化变形，这也是现有依靠数块石墨护板与底板拼接组成的坩埚托所起的唯一一个作用，均未能彻底解决硅液漏流问题，始终存在安全隐患。

由于承受重量的巨大差异，导致在不同领域，不同场合，坩埚托设计侧重点也有很大差异。具体见下列表格：

表1