多晶硅铸锭炉和多晶硅铸锭方法技术

本发明专利技术公开了一种多晶硅铸锭炉，炉体包括上炉盖、炉身和炉底，炉底和炉身采用液压连接；所述保温体为立方形，保温体包括上保温体和下保温体；石墨平台位于保温体中，四个坩埚放置于石墨平台上；上加热体和下加热体都位于所述保温体中，且上加热体位于上保温体的顶面下方、下加热体位于石墨平台下方，上加热体和上保温体固定在一起并固定于炉身上，下加热体和下保温体固定在一起并能一起和上保温体分开并向下移动。本发明专利技术还公开了一种多晶硅铸锭方法。本发明专利技术能成倍地提高单个铸锭炉产量、并能保证质量良好，能提高现有设备的使用率并能节省设备投资成本，能够节能、节水和节气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳 能多晶硅铸锭领域，特别是涉及一种多晶硅铸锭炉，本专利技术还涉及一种多晶娃铸锭方法。
技术介绍
多晶硅铸锭技术是从2004年前后发展起来的。当人们发现多晶硅铸锭后一样可以进行切片并制作太阳能电池的时候，就开始了多晶硅铸锭炉的制作。与单晶炉相比，多晶硅铸锭炉具有成本低、产量大、容易处理的特点。从2007年开始，全球多晶硅光伏电池片的产量就超过了单晶硅，到了 2010年，多晶硅的比例更加上升到了 70%以上。现有多晶硅铸锭炉是采用电阻或感应加热，将配比好的多晶硅熔化后，采用从底部开始冷却，逐渐向上长晶的定向凝固的方式，得到多晶硅锭的。从2004年以来，现有多晶硅铸锭炉的单炉产量从120公斤开始，到170公斤、250公斤、450公斤到660公斤。由于现有多晶硅铸锭炉的单炉产量越大，生产效率就越高，单位能耗越低，因此，不少厂家希望能够研制产量更高的多晶硅铸锭炉。目前，市面上能够见到的现有多晶硅铸锭炉最大的产能是660公斤，采用的是单个硅锭的方式。有公司进行了 800公斤的尝试，但因为各种原因搁浅。主要原因有，如果单个硅锭的重量过大，那么尺寸必然相应加大，而在铸锭长晶阶段，硅锭底部先冷却，顶部后冷却，这样晶体才能从底部到顶部慢慢生长，顶部的冷却是靠底部硅晶体将热量不断带到底部而进行的。而如果硅锭尺寸过大，那么，由于硅晶体的导热性并不好，因此底部和顶部的温差将会过大而产生应力，此外，晶体过长会导致晶体生长过程中变形，而且，更重要的是，过大的硅锭给坩埚的制造和硅锭的处理以及硅锭的开方带来困难，不仅需要新型的配套设备，而且，给这些配套设备的坩埚等辅件的成本带来很大的挑战。因此，加大单个硅锭的方法不仅对提高单炉产量的贡献不大，而且，已经面临瓶颈。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多晶硅铸锭炉，能成倍地提高单个铸锭炉产量、并能保证质量良好，不需要改变铸锭用的坩埚和硅锭存取以及开方设备，从而提高现有设备的使用率并能节省设备投资成本，能够节能、节水和节气，能节约成本；为此，本专利技术还提供一种使用该多晶硅铸锭炉的多晶硅铸锭方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的多晶硅铸锭炉包括炉体和位于所述炉体中的一保温体、一石墨平台、四个坩埚、上加热体和下加热体。所述炉体包括上炉盖、炉身和炉底，所述炉底和所述炉身采用液压连接，所述炉底能和所述炉身分开或闭合。所述保温体为立方形，所述保温体包括上保温体和下保温体。所述石墨平台位于所述保温体中并被所述保温体包围，所述四个坩埚放置于所述石墨平台上。所述上加热体和所述下加热体都位于所述保温体中，且所述上加热体位于所述坩埚顶部的所述上保温体的顶面下方、所述下加热体位于所述石墨平台下方，所述上加热体和所述上保温体固定在一起并固定于所述炉身上，所述下加热体和所述下保温体固定在一起并能一起和所述上保温体分开并向下移动。进一步的改进是，所述四个坩埚在所述石墨平台上的放置方式为呈田字形摆放。进一步的改进是，所述四个坩埚的边长分别为720毫米 1200毫米。进一步的改进是，所述四个坩埚为用于太阳能级多晶硅铸锭的标准规格坩埚或特殊规格的坩埚。进一步的改进是，所述上加热体完全覆盖住所述四个坩埚、且所述上加热体的外缘尺寸大于所述四个坩埚的外缘尺寸5% 30%，所述四个坩埚的外侧面和所述保温体相隔有一定的距离，所述上加热体的处于所述四个坩埚的外缘外部的部分用于对所述四个坩埚的侧面加热。进一步的改进是，在各所述坩埚的周围放置有护板。进一步的改进是，所述上加热体由两个加热回路组成，所述两个加热回路能同时工作、也能互为热备份。进一步的改进是，所述下保温体和升降传动机构连接，所述下保温体下降是通过升降传动机构实现。为解决上述技术问题，本专利技术提供的多晶硅铸锭方法，包括如下步骤步骤一、用液压装置放下并打开所述炉底并在所述四个坩埚中装入硅料，步骤二、上升所述炉底使其闭合，开始抽真空。步骤三、当所述炉体的真空度达到IPa时，给所述上加热体和所述下加热体送电，开始加热所述硅料并使所述硅料完全熔化。步骤四、进行长晶过程，包括分步骤逐步降低所述下加热体的功率，使所述坩埚底部温度逐渐降低，当所述坩埚底部温度低于所述硅料的熔点时所述坩埚底部开始结晶并形成多晶硅；当所述下加热体的功率降到0时，将所述下保温体和所述下加热体一起下降，使所述多晶硅继续往上生长。步骤五、将所述下保温体和所述下加热体提升，对所述多晶硅进行退火，接着再对所述多晶硅进行冷却。步骤六、当所述多晶硅形成的多晶硅铸锭的温度降低到300°C以下时，放下所述炉底并将所述多晶硅铸锭取出。本专利技术的有益效果为I、本专利技术多晶硅铸锭炉具有四个坩埚，能实现一炉生产四个多晶硅铸锭，从而能成倍地提高单个铸锭炉产量。2、本专利技术多晶硅铸锭炉的所述上加热体的边缘的尺寸大于所述四个坩埚的边缘尺寸的设计，能使所述上加热体在上部加热的同时，实现对所述四个坩埚的侧面加热，在多晶硅生长过程中能在所述四个坩埚的侧面形成从顶部到底部温度逐渐降低的梯度，从而能够保证各所述坩埚内的等温面为水平状，能够解决坩埚的外侧的散热快而造成的等温面不水平的问题。良好的等温面最终能够提高多晶硅铸锭的质量。同时，本专利技术多晶硅铸锭炉不需要通过增大各多晶硅铸锭的尺寸方法来提高多晶硅铸锭的产量，能够避免大尺寸的多晶硅铸锭造成的坩埚的水平温场难以保持、垂直方向的温差会很大以及由此造成的晶体生长质量变差的问题，从而能形成良好的柱状晶，提高产品的质量。3、本专利技术多晶硅铸锭炉并不需要改变铸锭用的坩埚和硅锭存取以及开方设备，SP本专利技术多晶硅铸锭炉能够和现有生产线上的设备兼容，从而能够节约投资成本，并能提高生产效率。4、本专利技术的四个坩埚呈田字型放置并在中间留有一定的空间用来放置坩埚护板的放置方式，其隔热笼面积和额定产量之比或者说硅料所耗用绝热体的比表面积显著低于现有单锭的炉型；另外本专利技术的所述上加热体的设计能够省略侧面加热体，从而能使本专利技术的炉型具有显著的节能效果，同时本专利技术还能节水和节气，从而能节约成本。附图说明 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明图I是本专利技术实施例多晶硅铸锭炉的剖面示意图；图2是本专利技术实施例一多晶硅铸锭方法生产的多晶硅锭的顶部结晶照片；图3是本专利技术实施例一多晶硅铸锭方法生产的多晶硅锭的纵向截面照片；图4是本专利技术实施例二多晶硅铸锭方法生产的多晶硅锭的顶部结晶照片；图5是本专利技术实施例二多晶硅铸锭方法生产的多晶硅锭的纵向截面照片；图6是本专利技术实施例三多晶硅铸锭方法生产的多晶硅锭的顶部结晶照片；图7是本专利技术实施例三多晶硅铸锭方法生产的多晶硅锭的纵向截面照片。具体实施例方式如图I所示,是本专利技术实施例多晶娃铸锭炉的剖面示意图。本专利技术实施例多晶硅铸锭炉包括炉体和位于所述炉体中的一保温体、一石墨平台6、四个坩埚7、上加热体9和下加热体5。所述炉体包括上炉盖I、炉身2和炉底3，所述炉底3和所述炉身2采用液压连接，通过所述液压装置能将所述炉底3和所述炉身2分开或闭合，分开时用于装卸硅料或多晶硅锭。所述炉体外壳采用不锈钢水冷炉壳。所述上炉盖I起着固定所述上部加热体9、连接加热水电缆、安装顶部测温装置、连接通气管路的作用。所述炉身2固定侧面绝热体即组成所述保温体的绝缘体，同时也连接真空管路。所述炉身2通过四个支架本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅铸锭炉，其特征在于，包括：炉体和位于所述炉体中的一保温体、一石墨平台、四个坩埚、上加热体和下加热体；所述炉体包括上炉盖、炉身和炉底，所述炉底和所述炉身采用液压连接，所述炉底能和所述炉身分开或闭合；所述保温体为立方形，所述保温体包括上保温体和下保温体；所述石墨平台位于所述保温体中并被所述保温体包围，所述四个坩埚放置于所述石墨平台上；所述上加热体和所述下加热体都位于所述保温体中，且所述上加热体位于所述坩埚顶部的所述上保温体的顶面下方、所述下加热体位于所述石墨平台下方，所述上加热体和所述上保温体固定在一起并固定于所述炉身上，所述下加热体和所述下保温体固定在一起并能一起和所述上保温体分开并向下移动。

【技术特征摘要】
1.一种多晶娃铸锭炉,其特征在于,包括炉体和位于所述炉体中的一保温体、一石墨平台、四个坩埚、上加热体和下加热体； 所述炉体包括上炉盖、炉身和炉底，所述炉底和所述炉身采用液压连接，所述炉底能和所述炉身分开或闭合； 所述保温体为立方形，所述保温体包括上保温体和下保温体； 所述石墨平台位于所述保温体中并被所述保温体包围，所述四个坩埚放置于所述石墨平台上； 所述上加热体和所述下加热体都位于所述保温体中，且所述上加热体位于所述坩埚顶部的所述上保温体的顶面下方、所述下加热体位于所述石墨平台下方，所述上加热体和所述上保温体固定在一起并固定于所述炉身上，所述下加热体和所述下保温体固定在一起并能一起和所述上保温体分开并向下移动。2.如权利要求I所述多晶硅铸锭炉，其特征在于所述四个坩埚在所述石墨平台上的放置方式为呈田字形摆放。3.如权利要求I所述多晶硅铸锭炉，其特征在于所述四个坩埚的边长分别为720毫米 1200毫米。4.如权利要求I所述多晶硅铸锭炉，其特征在于所述上加热体完全覆盖住所述四个坩埚、且所述上加热体的外缘尺寸大于所述四个坩埚的外缘尺寸5% 30%，所述四个坩埚的外侧面和所述保温体相隔有一定的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：史珺，宗卫峰，水川，佟晨，程素玲，
申请(专利权)人：上海普罗新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：