一种内置载气加热装置的多晶铸锭炉制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种内置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。

A kind of polycrystalline ingot furnace with built-in air carrying heating device

The invention discloses a polycrystalline ingot furnace with a built-in gas heating device, including assembly in ingot furnace used for conveying gas drainage device, a heater and a heat insulation cage into the furnace, the heater is arranged in the insulated cage drainage device is assembled on the insulation board insulation cage, also includes a heating device for heating load gas and heat exchanger, wherein the heating device and the heat exchanger is arranged in the ingot furnace, heating device is arranged in the insulated cage is arranged in the insulated cage outside the heat exchanger; the heat exchanger is communicated with the input end and the carrier gas pipeline, communicated with the output end and the input end of the heating device; the output end of the heating device and the input end connected drainage device. Cold gas sequentially through the heat exchanger, the heating device is formed after heating with high temperature heat carrier gas, then the heat carrier gas drainage device by blowing the silicon material in the crucible of the shot; reduce the injection area of liquid silicon component undercooling, reduce or even eliminate the promotion by the carrier gas and impurity nucleation growth in liquid silicon impurity nucleus.

【技术实现步骤摘要】
一种内置载气加热装置的多晶铸锭炉本申请为申请号为201610082941.3、申请日为2016-02-03、名称为一种内置换热器及载气加热装置的多晶铸锭炉的专利申请的分案申请。
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的一种技术方案是提供一种内置载气加热装置及换热器的多晶铸锭炉，包括隔热笼、加热器和导流管，所述隔热笼为主要由侧隔热板、顶隔热板和底隔热板所构成的腔体，加热器设置在隔热笼内，其设计要点在于：还包括导流装置、用于加热载气的加热装置及换热器，所述导流装置包括固定连接的导流筒部和进气部，导流筒部为沿其中心线方向设置通孔的柱体，进气部设置在导流筒部的外部；所述导流筒部上端部的筒壁内设置与其共中心线的呈环状的分流腔；进气部内置用于载气流入的进气孔，进气孔和分流腔连通；所述导流筒部的筒壁内设置至少一条自分流腔的下端面沿着非等螺距的圆柱状螺旋线向下延伸的导流气道，导流气道的出口位于导流筒部的下端；所述导流管装配在顶隔热板上，其下端穿过顶隔热板中部的通孔，并从顶隔热板的下端面伸出；所述导流装置和导流管下端部轴向固定连接；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导流装置的进气孔连通。在应用中，本专利技术多晶铸锭炉还有如下进一步优选的技术方案。优选地，所述进气孔和分流腔通过连通气道连通，连通气道的一端部和进气孔相切连通，另一端部和分流腔的侧面相切连通。优选地，所述加热装置为加热管，所述加热管的输出端和导流装置的进气孔连通，输入端和换热器的输出端连通。优选地，所述加热管呈迂回分布，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和连通，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。优选地，所述导流气道出口段的螺旋线的螺距逐渐减小，导流气道的出口位于导流筒部的下端面；或者，所述导流气道出口段的螺旋线的螺距逐渐减小、半径逐渐增大，导流气道的出口位于导流筒部外侧面的下端或位于导流筒部的外侧面和下端面的交处。优选地，所述导流气道的数量为3个、4个或5个以上，围绕着导流装置的中心线均匀分布。优选地，所述导流装置的材质为石墨或钼。本专利技术多晶铸锭炉的导流装置内置多条用以改变载气流向的导流气道，导流气道的出口围绕着导流装置的中心线沿相同的角向均匀分布，载气经导流装置被分成多束载气流，多束载气流分散倾斜地吹射液态硅表面的不同区域，产生围绕液态硅中心作周向分布的载气应力，载气应力驱动表面层液态硅流动，在液态硅中形成作周向流动的旋转流场。旋转流场有利于将液态硅内部的杂质输送到表面，促进杂质的挥发；有利于液态硅中质杂的输运和均匀分布，使晶体的径向电阻率更均匀。所述导流装置中通向铸锭炉内的视场无遮挡，通过炉顶的观察窗可以看到炉内硅料的状态、插入测晶棒测量晶体的生长速度；红外探测仪可以探测到炉内硅料的状态。冷载气经换热器、加热装置加热后形成温度较高的热载气，该热载气经导流装置吹射坩埚内的硅料。当载气的温度低于液态硅的温度时，载气从所吹射区域的液态硅中所带走的热量少，载气所吹射区域的液态硅的局域温度降幅大大减少，液态硅组分过冷度减小，液态硅中载气导致的杂质的形核机率减少，降低甚至消除了液态硅中由载气所促进的杂质的形成；当载气的温度高于所吹射区域的液态硅的温度时，载气对所吹射区域的液态硅补给热量，使该区域液态硅的温度升高，减少液态硅中径向的温度差，抑制该区域液态硅中的杂质形核，消除了载气所促进的杂质的形成，提高晶体的质量。换热器吸收隔热笼与炉体间的热辐射换热能量，用于把冷载气预加热成温度较高的预热载气，而后再由加热装置加热形成温度高的热载气，换热器的采用可以减少加热载气加热所需的能耗，降低加热装置对炉内温度场的影响，同时还有利于降低炉体壁内冷确水的温度，减少冷确水的制备能耗。有益效果降低了铸锭炉的运行能耗，通过在铸锭炉的隔热笼和炉体之间设置换热器，换热器吸收热辐射能量，用于把冷载气预加热成温度较高的预热载气，而后再由加热装置加热形成温度较高的热载气。换热器的采用减少了载气加热所需的能耗，降低了加热装置对炉内温度场的影响，同时还有利于降低炉体壁内冷确水的温度，减少冷确水制备的能耗。减少甚至消除液态硅中由载气所导致的组分过冷，通过在铸锭炉内设置换热器及载气的加热装置，冷载气依次经换热器、加热装置加热形成热载气，再将热载气吹射液态硅；当热载气的温度低于液态硅的温度时，载气从所吹射区域液态硅中所带走的热量大大减少，该区域液态硅的温度降幅大大减小，组分过冷度减小，液态硅中载气导致的杂质的形核机率减少，降低甚至消除了载气所促进的杂质形成；当热载气的温度高于液态硅的温度时，载气对所吹射区域液态硅补给热量，使液态硅的温度升高，减少液态硅中径向的温度差，抑制该区域液态硅中的杂质形核及杂质生长，消除了载气所促进的杂质形成，提高晶体的质量。炉顶的观察窗中具有通向铸锭炉内的视场，通过把导流装置的进气部(进气管部)设置在导流装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内置载气加热装置的多晶铸锭炉，包括隔热笼、加热器和导流管，所述隔热笼为主要由侧隔热板、顶隔热板和底隔热板所构成的腔体，加热器设置在隔热笼内，其特征在于：还包括导流装置、用于加热载气的加热装置及换热器，所述导流装置包括固定连接的导流筒部和进气部，导流筒部为沿其中心线方向设置通孔的柱体，进气部设置在导流筒部的外部；所述导流筒部上端部的筒壁内设置与其共中心线的呈环状的分流腔；进气部内置用于载气流入的进气孔，进气孔和分流腔连通；所述导流筒部的筒壁内设置至少一条自分流腔的下端面沿着非等螺距的圆柱状螺旋线向下延伸的导流气道，导流气道的出口位于导流筒部的下端；所述导流管装配在顶隔热板上，其下端穿过顶隔热板中部的通孔，并从顶隔热板的下端面伸出；所述导流装置和导流管下端部轴向固定连接；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导流装置的进气孔连通。

【技术特征摘要】
1.一种内置载气加热装置的多晶铸锭炉，包括隔热笼、加热器和导流管，所述隔热笼为主要由侧隔热板、顶隔热板和底隔热板所构成的腔体，加热器设置在隔热笼内，其特征在于：还包括导流装置、用于加热载气的加热装置及换热器，所述导流装置包括固定连接的导流筒部和进气部，导流筒部为沿其中心线方向设置通孔的柱体，进气部设置在导流筒部的外部；所述导流筒部上端部的筒壁内设置与其共中心线的呈环状的分流腔；进气部内置用于载气流入的进气孔，进气孔和分流腔连通；所述导流筒部的筒壁内设置至少一条自分流腔的下端面沿着非等螺距的圆柱状螺旋线向下延伸的导流气道，导流气道的出口位于导流筒部的下端；所述导流管装配在顶隔热板上，其下端穿过顶隔热板中部的通孔，并从顶隔热板的下端面伸出；所述导流装置和导流管下端部轴向固定连接；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导流装置的进气孔连通。2.根据权利要求1所述的一种内置载气加热装置的多晶铸锭炉，其特征在于：所述进气孔和分流腔通过连通气道连通，连通气道的一端部和进气孔相切连通，另一端部和分流腔的侧面相切连通。3.根据权利要求2所述的一种内置载气加热装置的多晶铸锭炉，其特征在于：所述加热装置为加热管，所述加热管的输出端和导流装置的进气孔连通...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸽，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：陈鸽，
类型：发明
国别省市：安徽,34