[发明专利]一种用于多晶硅铸锭工艺的晶体炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于多晶硅铸锭工艺的晶体炉，属于多晶硅生产领域。

背景技术

现阶段，太阳能电池的主流是晶体硅太阳能电池，所用基体材料是单晶和多晶硅片，通过切割单晶和多晶硅晶体而得。其中多晶硅晶体是通过多晶定向凝固工艺得到的，现有多晶硅铸锭炉采用电阻或感应加热，将配比好的多晶硅放入方形坩埚内进行熔化后，控制热场提供一个竖直温度梯度，使得多晶硅料从底部开始冷却，逐渐形成向上长晶的定向凝固模式，从而得到多晶硅晶体。

综上所述，现有多晶硅铸锭炉可能存在以下问题：1)热场控制力度不够，导致多晶硅的生产效率不够高，耗能高；2)氩气流通受阻，因而生产的多晶硅晶体杂质含量高；3)炉内空间利用不足，设备占用空间大、成本高。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于多晶硅铸锭工艺的晶体炉，能够加强热场的控制及氩气的流通，提高生产效率，减少杂质含量，有效利用炉内空间，节约成本，且操作简单，节能省时。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于多晶硅铸锭工艺的晶体炉，包括炉体、石英坩埚及定向凝固装置；

其中，所述炉体包括上炉盖，所述上炉盖处设有输气管及抽气管，炉体底部设有升降柱，炉体侧面设有出气管；所述石英坩埚包括敞口的坩埚本体。

所述定向凝固装置包括石墨加热器、隔热笼及水冷装置；其中，所述石墨加热器包括若干石墨加热板及上部石墨环；所述石墨加热板设置于石英坩埚四周，且从上往下依次层叠，形成多层加热模式；所述上部石墨环设置于石英坩埚上方；所述隔热笼为一个由若干保温板围成的腔室，设置于石英坩埚及石墨加热器外围；所述水冷装置设置于石英坩埚下方。

所述输气管由外部穿过上炉盖、隔热笼并延伸至石英坩埚开口处，以使氩气通过其进入所述石英坩埚；所述抽气管由外部穿过上炉盖并延伸至隔热笼内，出气管由外部穿过炉体延伸至隔热笼内，以使其从所述隔热笼内向炉体外抽送氩气。

所述升降柱穿过水冷装置并与石英坩埚底部定位接触。

优选的，所述坩埚本体的内部底面设有若干均匀分布的盲孔，用作多晶硅铸锭工艺中的形核点，从而实现初始形核时形成均匀的小颗粒晶粒，实现降低晶体位错密度、优化晶粒晶向的目的。

优选的，所述保温板为碳纤维材料或碳碳复合材料，耐高温耐腐蚀，使用寿命长。

优选的，所述上炉盖与升降机构相连，用于打开上炉盖。

优选的，所述抽气管为石墨管。

有益效果：本发明提供的一种用于多晶硅铸锭工艺的晶体炉，相对于现有技术，具有以下效果：1)本发明通过多层石墨加热板及水冷装置来提供竖直温度梯度，使坩埚底部冷却速度加快，提高生产效率，操作简单，节约能耗；2)通过合理的氩气流道设计加快炉内氩气的流通，降低多晶硅晶体内的杂质含量；3)本发明结构简单，有效利用炉内空间，减小设备占用空间，成本低。

附图说明

图1为本发明一种用于多晶硅铸锭工艺的晶体炉实施例1的结构示意图；

图2为本发明一种用于多晶硅铸锭工艺的晶体炉实施例2的结构示意图；

图中包括：1-1、炉体，1-2、上炉盖，1-3、输气管，1-4、抽气管，1-5、升降柱，1-6、出气管，1-7、石英坩埚，1-8、石墨加热板，1-9、上部石墨环，1-10、保温板，1-11、水冷装置，1-12、升降机构；

2-1、炉体，2-2、输气管，2-3、抽气管，2-4、支撑柱，2-5、出气管，2-6、石英坩埚本体，2-7、坩埚盖板，2-8、侧壁保温板，2-9、顶部保温板，2-10、吊杆，2-11、底部保温板，2-12、石墨加热环，2-13、热交换台，2-14、升降机构。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为实施例1：一种用于多晶硅铸锭工艺的晶体炉，包括炉体1-1、石英坩埚1-7及定向凝固装置；

其中，所述炉体1-1包括上炉盖1-2，所述上炉盖1-2处设有输气管1-3及抽气管1-4，且上炉盖1-2与升降机构1-12相连；炉体1-1底部设有升降柱1-5，炉体1-1侧面设有出气管1-6。

所述石英坩埚1-7包括敞口的坩埚本体，所述坩埚本体的内部底面设有若干均匀分布的盲孔。