[发明专利]一种内置换热器及载气加热装置的多晶铸锭炉

说明书

本发明公开了一种内置换热器及载气加热装置的多晶铸锭炉，包括装配于铸锭炉内用于向炉内输送载气的引流装置、加热器及隔热笼，加热器设置在隔热笼内，引流装置装配在隔热笼的隔热板上，还包括用于加热载气的加热装置及换热器，所述加热装置和换热器设置在铸锭炉内，加热装置设置在隔热笼内，换热器设置在隔热笼外；所述换热器的输入端和载气的输气管连通，输出端和加热装置的输入端连通；所述加热装置的输出端和引流装置的输入端相连通。冷载气依次经换热器、加热装置加热后形成温度较高的热载气，而后将该热载气经引流装置吹射坩埚内的硅料；减少吹射区域液态硅组分的过冷度，降低甚至消除液态硅中由载气所促进的杂质形核以及杂质核生长。

技术领域

本发明涉及一种多晶铸锭炉，尤其涉及一种内置换热器及载气加热装置的多晶铸锭炉，属于晶体生长设备领域。

背景技术

多晶铸锭炉10包括炉体11、隔热笼14、加热器15、换热平台16、引流装置12和红外探测仪90。加热器15包括顶加热器和侧加热器，设置在隔热笼14内；换热平台16通过石墨立柱装配于下炉体内并位于隔热笼14内。装满硅料的坩埚放置在换热平台16上，位于侧加热器内；引流装置12贯穿并装配在隔热笼的顶隔热板上，其下端出口对着坩埚的上方开口，用于输运载气。红外探测仪90固定在炉体11的顶部，其下端探头正对着引流装置12。铸锭炉10采用五面加热，则坩埚内液态硅19四边侧的温度高于中部的温度，将形成四边侧的液态硅上浮、中部的液态硅下沉的自然对流流场。四边侧温度较高的液态硅中熔解的杂质(如碳、氮)的熔解度若达到或接近饱和，当其流到中部时，由于温度降低，杂质熔解度达到过饱和，将导致杂质如碳、氮等形核析出；杂质核随着液流下沉温度下降并逐步生长形成杂质夹杂物。冷载气经引流装置的出口集中垂直地吹射液态硅的中心区域，载气从该区域液态硅中带走大量的热量，造成该区域液态硅温度进一步下降，组分过冷度增强，从而促进液态硅中的杂质如碳、氮等杂质过饱和形核析出，并促进杂质核生长形成宏观杂质，如碳化硅杂质、氮化硅杂质。碳化硅杂质具有电活性，影响太阳能电池的转化效率。因此，亟需开发一种内置换热器及载气加热装置的多晶铸锭炉，把冷载气加热成温度较高的热载气后，再由引流装置吹射坩埚中的液态硅，以减少液态硅中由载气导致的杂质形核及杂质核生长。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种内置换热器及载气加热装置的多晶铸锭炉。以克服现有技术中所存在的问题：冷载气集中吹射液态硅表面的某一区域，如中部区域，载气从该区域带走大量的热量，造成该区域大幅降温，液态硅组分过冷，促进液态硅中杂质形核及杂质核生长形成杂质夹杂物。

本发明的技术方案是提供一种内置换热器及载气加热装置的多晶铸锭炉，包括装配于铸锭炉内用于向炉内输送载气的引流装置、加热器及隔热笼，加热器设置在隔热笼内，引流装置装配在隔热笼的隔热板上，其设计要点在于：还包括用于加热载气的加热装置及换热器，所述加热装置和换热器设置在铸锭炉内，加热装置设置在隔热笼内，换热器设置在隔热笼外；所述换热器的输入端和载气的输气管连通，输出端和加热装置的输入端连通；所述加热装置的输出端和引流装置的输入端相连通。

在应用中，本发明多晶铸锭炉还有如下进一步优选的技术方案。

优选地，所述加热装置为加热管，所述加热管的输出端和引流装置的输入端连通，输入端和换热器的输出端连通。

优选地，所述加热管迂回分布，设置于铸锭炉的加热器和隔热笼之间。

优选地，所述加热管为翅片管，设置于加热器的顶加热器和隔热笼的顶隔热板之间。

优选地，所述加热管的材质为钼、钨或钛。

优选地，所述换热器包括第一换热器，第一换热器设置在隔热笼的顶隔热板的上方。

优选地，所述换热器还包括第二换热器，第二换热器和第一换热器连通，第二换热器设置在隔热笼的开启闭合处，隔热笼开启时第二换热器对着隔热笼的开口。