[发明专利]一种实现多晶硅铸锭炉冷却的方法及冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种实现多晶硅铸锭炉冷却的方法及冷却装置。

背景技术

现有技术中太阳能电池板主要采用多晶硅制成，然而多晶硅的制作过程是首先在铸锭炉内将多晶硅原料加热熔化，然后对坩埚内多晶硅原料进行降温、冷却凝固形成多晶硅锭。上述技术中生产多晶硅锭，主要包括以下几个阶段：熔化、定向结晶、退火、冷却。

多晶硅锭的生长过程中冷却最为重要，多采用通过调节加热器的功率，调节底部热交换台的接触距离进行降温，以便控制硅锭生长速度和生长方向。

还用通过设置循环盘管制冷装置于坩埚底部，当坩埚加热结束后，通过启动制冷装置循环冷媒主动将坩埚底部开始冷却。上述制冷方式中都无法控制坩埚的冷却位置，也无法控制坩埚内多晶硅的生长方向，跟不能控制多晶硅的均匀度，生产出来的多晶硅锭品质差，废料多，生产率低。现有铸锭炉如图1所示，申请号为：201010176628.9的中国专利，具体公开的是双腔体隔热笼的晶硅铸锭炉。

然而一种设有隔温装置的多晶硅铸锭炉的冷却方法及冷却装置尚未见报导。

发明内容

为解决现有的技术问题，本发明的目的是提供一种能产出高品质多晶硅锭的实现多晶硅铸锭炉冷却的方法及冷却装置。

为实现上述目的本发明采用的技术方案是：

一种实现多晶硅铸锭炉冷却的方法，基于现有结构的铸锭炉，将铸锭炉内的隔热笼结构进行改进；

第一步，首先在铸锭炉的隔热笼内增加一隔温装置，将隔热笼内形成两个封闭的腔室；

第二步，然后在其中上腔室内设有上加热器、坩埚和下加热器，通过关闭隔温装置，启动上加热器和下加热器同时加热，使坩埚内的硅料熔化；

第三步，在隔温装置下方设有换热装置；

第四步，控制隔温装置开口的大小来控制冷气量，控制晶硅均匀生长。

上述第一步中的隔温装置为两个或两个以上的隔温门，将各个隔温门层叠设置。

上述第一步中隔温装置为两层隔温门时，将第一层隔温门设置为全封闭隔温门，将第二层隔温门设置为中部开口的隔温门；

上述第一步中隔温装置根据熔化后原料对降温均匀度的要求，将隔温门设置为N层门；第一层门是全封闭的，将第二层~第N层隔温门设成中部开口；当隔温门为N层时，设置第N层隔温门上的开口度大于第N-1隔温门上的开口度；其中N≧3，N为整数。

将所述第一层隔温门打开后，其余隔温门的中部开口处贯穿形成倒金字塔形状。

一种实现多晶硅铸锭炉冷却的装置，基于现有结构的铸锭炉：

所述铸锭炉的隔热笼内设置有隔热门，将隔热笼分隔为上、下腔室；

所述上腔室为加热室，其内容置有加热组件和坩埚，用于熔化原料；

所述下腔室为制冷室，其内容置有制冷组件，用于对坩埚内的熔化原料均匀降温，以便实现晶硅均匀生长。

所述上腔室内设有定向温度传导装置，将上腔室分为上、下两个部分；

所述上部分设置有上加热器和坩埚，下部分设置有下加热器。

所述隔热门为两层叠加的隔温门，其中第一层隔热门为封闭隔热门；第二层隔热门为中部开口隔热门；

所述各层隔热门贯穿隔热笼侧壁与驱动电机连接，通过驱动电机驱动门板与隔热笼侧壁滑动配合连接，实现隔热门的开/合；

当打开第一层隔热门时，第二层隔热门中部开口流过冷空气；根据降温速度及降温均匀度的要求，通过打开第二层隔热门使中部开口更大来控制冷却气体的传入量，最终控制冷却速度，控制结晶。

所述隔热门设置为N层隔热门；第一层隔热门为封闭隔热门，其他隔热门设为中部开口；

当隔热门为第N层时，设置第N层隔热门上的开口度大于第N-1隔热门上的开口度；

其中N≧3，N为整数。

所述每个隔热门尾端与隔热笼侧壁上设有的卡槽对接，所述隔热门的材质为固化碳纤维；所述开口为正方形、长方形开口。

本发明的优点是：

1、本发明制冷方法是将铸锭炉加设有隔温装置，该方法新颖巧妙有效将炉内冷热分隔开，控制上下温度梯度。

2、本发明制冷方法中可以设置成N层隔温门，该倒金字塔结构可以更准确控制导入气体量和冷却位置，使降温速度和降温位置可控。

附图说明

图1是本发明基于的现有铸锭炉结构图。

图2是本发明的整体结构示意图。

图3是本发明的隔温门结构示意图。

图4是本发明的隔温门中部开口结构示意图。