[发明专利]用于超大尺寸硅锭的热场结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅生产设备，特别是涉及一种用于超大尺寸硅锭的热场结构。

背景技术

太阳能光伏行业发展迅速，市场规模持续增长，但同时市场竞争激烈，为尽快实现平价上网，实现更大范围的普及应用，全行业各环节努力追求和获取高效率、低成本电池。在上游的晶硅环节，获得高品质、低成本的晶体非常重要，目前大尺寸（G6）多晶硅锭成为行业主流，下一代超大尺寸硅锭G7或G8成为当前趋势顺延发展的必由之路，可以提升硅锭重量，提高生产率，降低单耗、提高晶体品质。

多晶硅铸锭炉是用于制造多晶硅锭的设备，利用定向凝固法生产多晶硅锭，首先将已装好硅料的坩埚装入炉腔中，然后进行抽空、加热、熔化、长晶、退火、冷却等工艺步骤。

市场上多晶硅锭主要有:重量为450kg左右，可开方5*5=25块小方锭G5硅锭；重量为850kg左右，可开方6*6=36块小方锭G6硅锭，总体上硅锭重量小，生产率低下，单耗偏高，成本高。

市场上的大多数多晶铸锭炉配置的加热方式有：上、下加热，5面加热，同时热场结构设计及结晶控制装置也不利于超大尺寸硅锭的生长，表现在温度梯度不理想，长晶固液界面凸凹明显，无法有效降低晶体中的位错和排杂，减少晶界或使晶粒均匀等 ，对晶体的整体质量有较大的影响，品质一般。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种用于超大尺寸硅锭的铸锭炉的热场结构，以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，与铸造大尺寸硅锭工艺相匹配的用于超大尺寸硅锭的热场结构。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种用于超大尺寸硅锭的热场结构，其特点是：包括由顶部保温组件、侧部保温组件和底部保温组件围城的隔热笼，在隔热笼的底部设有热交换控制装置，在热交换控制装置上方的隔热笼内设有用于放置石墨坩埚的定向凝固块，定向凝固块的下部设有若干根支撑定向凝固块的石墨支撑柱，在石墨坩埚的底部四周与侧保温组件之间设有热区隔离板；所述顶部保温组件上设有1-6个进气管，所述顶部保温组件上设有顶加热电极，侧部保温组件上设有侧加热电极和底加热电极，所述顶加热电极、侧加热电极和底加热电极分别通过水冷电缆与各自的变压器相连，变压器与功率控制器相接。

超大尺寸硅锭主要指G7硅锭（7*7）、G8 硅锭（8*8）。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述的用于超大尺寸硅锭的热场结构，其特点是：所述侧部保温组件由上保温组件和下保温组件构成，下保温组件设在热区隔离板下方，所述下保温组件由内保温板和外保温板构成。当出现溢流时，硅料主要会流到保温组件的底部，所以更换时只要更换弄脏的部分保温板，如内保温板即可，从而既要用来对溢流的防护、减少溢流损失，又节省了使用成本。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述的用于超大尺寸硅锭的热场结构，其特点是：所述底部保温组件包括水平保温组件，在水平保温组件的内侧连接有竖直保温组件，所述竖直保温组件的上端高出水平保温组件。竖直保温组件高出水平保温组件，可以用来阻挡溢流，防止出现溢流时，减少溢流对各零部件的损坏，以及容易检测到溢流的发生，从而减少溢流损失。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述的用于超大尺寸硅锭的热场结构，其特点是：所述顶部保温组件、侧部保温组件和底部保温组件均为保温毡板，所述顶部保温组件的厚度为90mm-150mm，所述侧部保温组件的厚度为40mm-150mm，所述底部保温组件的厚度为40mm-100mm。顶部保温组件、侧部保温组件和底部保温组件用来对溢流的防护、减少溢流损失，以及节省使用成本。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述的用于超大尺寸硅锭的热场结构，其特点是：所述热区隔离板为保温毡板，厚度为20mm-80mm。