一种变加热器的高效多晶硅锭铸锭炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种变加热器的高效多晶硅锭铸锭炉，包括炉体、设置在炉体内的隔热笼体、设置在隔热笼体内的石英坩埚，还包括设置在石英坩埚四周面至隔热笼体区间的侧面加热器，侧面加热器的电阻自上而下逐步减小或/和侧面加热器的电阻宽度在石英坩埚顶部指向底板方向上、从上至下宽度逐渐增大。本实用新型专利技术技术方案带来的有益效果在于：通过改变侧部加热器上下各部位的热量供应能力和坩埚四周护板、底板与DS散热块各部位的热传导能力，可以有效控制铸锭炉内部的温场分布，改善熔化和长晶界面中心上凸现象，使固液界面趋于平坦，且有利于长晶过程中杂质的排出，从而产出杂质含量少、晶粒相对均匀的高效多晶硅锭。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种变加热器的高效多晶硅锭铸锭炉，包括炉体、设置在炉体内的隔热笼体、设置在隔热笼体内的石英坩埚，还包括设置在石英坩埚四周面至隔热笼体区间的侧面加热器，侧面加热器的电阻自上而下逐步减小或/和侧面加热器的电阻宽度在石英坩埚顶部指向底板方向上、从上至下宽度逐渐增大。本技术技术方案带来的有益效果在于：通过改变侧部加热器上下各部位的热量供应能力和坩埚四周护板、底板与DS散热块各部位的热传导能力，可以有效控制铸锭炉内部的温场分布，改善熔化和长晶界面中心上凸现象，使固液界面趋于平坦，且有利于长晶过程中杂质的排出，从而产出杂质含量少、晶粒相对均匀的高效多晶硅锭。【专利说明】一种变加热器的高效多晶硅锭铸锭炉
本技术涉及多晶硅锭铸锭技术，具体是一种受热均匀、熔硅均匀的高效多晶硅锭铸锭炉。
技术介绍
众所周知，能源是国民经济的命脉，是许多国家制定全球战略的首要问题。然而今天，能源短缺和环境问题已成为全球能源问题的主题。如何有效开发利用清洁无污染的可再生能源就成为人类的一件迫在眉睫的事情。太阳能是取之不尽用之不绝的绿色能源，在太阳能的利用中，光电转换应用最为广泛，光伏电池是目前市场上最主要的一种产品，它以多晶娃作为基材，故娃晶体的制备是光伏电池的基础。多晶硅铸锭炉是一种硅原料重熔再结晶设备，用于生产太阳能级多晶硅锭。在实际生产中，经过加热熔化、定向长晶、退火、冷却等步骤，将多晶硅原料制备成沿一定方向生长的多晶硅锭。硅原料重熔再结晶过程是在多晶硅铸锭炉的热场中进行，它由隔热笼组件、石墨加热器、DS散热块等零部件组成。热场不仅为多晶硅熔化提供所需的热能，在长晶过程中又提供一个温度梯度场，从而形成定向凝固。高品质多晶硅锭的生产，关键就在于能否精确地控制热场内的温度梯度，形成一个理想的固液界面条件。然而，现有的多晶硅铸锭炉热场设计存在较大的缺陷，难以获得合理的温度分布，很难使固液界面达到理想状态，从而影响了多晶硅锭的品质。现有技术的技术方案:现有的多晶娃铸淀炉内部热场大多由隔热笼组件、石墨加热器、DS散热块等零部件组成，在实际生产过程中，炉内温场通过这些零部件共同作用形成。目前，生产所用的石墨加热器整体宽度和厚度相同，从而各部位具有相同的供热能力；坩埚护板和底板均为等静压石墨板，各部位的导热能力相同；而现用的DS散热块呈台阶状，顶部四周均空出一部分，铸锭时空缺部分用与台阶尺寸相同的隔热保温条填充；再通过上下移动隔热笼体，达到开启和闭合隔热笼体的目的，进而调节炉内温场分布，实现高效多晶铸锭过程。现有技术的缺点:现有的多晶娃铸淀炉内部热场设计，由于石墨加热器各部位供热能力相同、坩埚护板和底板各部位的导热能力相同，而与底板接触的DS散热块和保温条的导热能力不同，保温条具有隔热保温的作用，加之坩埚四周和顶部均有供热能力相同的石墨加热器供热，从而导致坩埚四周的温度高于坩埚中部，使得温度梯度分布不均，如图6所示，造成熔化界面和长晶界面中心向上凸起，且中心上凸现象自坩埚顶部到底部越来越明显，晶体内部杂质就会偏聚或沉淀，改变晶界的电活性，显著降低少数载流子的寿命，极大的影响了闻效多晶娃淀的品质。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种变加热器的闻效多晶娃淀铸淀炉，旨在解决闻效多晶硅锭铸锭过程中熔化和长晶阶段固液界面中心上凸现象，使径向温度梯度趋向于零，提升闻效多晶娃淀的品质。本技术的目的主要通过以下技术方案实现:一种变加热器的高效多晶硅锭铸锭炉，包括炉体、设置在炉体内的隔热笼体、设置在隔热笼体内的石英坩埚，还包括设置在石英坩埚四周面至隔热笼体区间的侧面加热器，侧面加热器的电阻自上而下逐步减小或/和侧面加热器的电阻宽度在石英坩埚顶部指向底板方向上，从上至下宽度逐渐增大。使由于原有的底板的每个区域的散热能力相同，因此加热器各部位供热能力相同的情况下，石英坩埚四周和顶部均有供热能力相同的石墨加热器供热，从而导致坩埚四周的温度高于石英坩埚中部石英坩埚，使得温度梯度分布不均。为了解决这个问题，本技术采用侧面加热器的电阻自上而下逐步减小或/和侧面加热器的电阻宽度在石英坩埚顶部指向底板方向上、从上至下宽度逐渐增大。使得侧面加热器下部的供热能力小于上部的供热能力，辐射到坩埚四周的热量自上而下也就逐步减少，从而缓解上述现象。石英坩埚底面贴附有底板。底板主要由3种不同导热系数的板体构成，分别为:板体A、板体B、板体C，板体A的导热系数<板体B的导热系数<板体C的导热系数，板体A嵌套在板体B内，板体B嵌套在板体C内。导热系数最小的板体中心点与石英坩埚底面中心点对齐。石英坩埚四周面贴附有护板。护板靠近底板一端通过绝热材料板与底板连接。底板远离石英坩埚的一端连接有矩形的DS散热块。石英坩埚正上方设置有顶部加热器。上述结构包括炉体、设置在炉体内的隔热笼体、设置在隔热笼体内的石英坩埚，石英坩埚底面贴附有底板，底板主要由至少2种不同导热系数的板体构成，导热系数小的板体嵌套在导热系数大的板体内部。本技术的设计原理为:由于原有的底板的每个区域的散热能力相同，因此加热器各部位供热能力相同的情况下，石英坩埚四周和顶部均有供热能力相同的石墨加热器供热，从而导致坩埚四周的温度高于石英坩埚中部石英坩埚，使得温度梯度分布不均。为了解决这个问题，本技术采用至少2种不同导热系数的板体构成底板，采用导热系数小的板体嵌套在导热系数大的板体内部的方式形成可在不同区域导热量不同的底板，当将上述改进后的底板放置在石英坩埚底面后，由于导热系数小的板体嵌套在导热系数大的板体内部，因此石英坩埚底面中心区域的散热效率低下，而石英坩埚周围区域对应导热系数大的板体，因此石英坩埚周围区域的散热效率高，这样使得石英坩埚周围区域和熔化速度下降，保证石英坩埚中心区域的熔化速度增加，如此一来可使得石英坩埚内部的固态硅料熔化的速度在任何一个点位的都趋于一致。以达到温度梯度分布均匀的目的。优选的，底板主要由3种不同导热系数的板体构成，分别为:板体A、板体B、板体C，板体A的导热系数<板体B的导热系数<板体C的导热系数，板体A嵌套在板体B内，板体B嵌套在板体C内。还可以优选的，底板主要由4种不同导热系数的板体构成，分别为:板体A、板体B、板体C、板体D，板体A的导热系数<板体B的导热系数<板体C的导热系数<板体D导热系数，板体A嵌套在板体B内，板体B嵌套在板体C内，板体C嵌套在板体D内。底板可以视为导热系数最小板体和外围层叠的板体构成，导热系数最小的板体位于整个底板的中心区域，沿着导热系数最小的板体的四周依次层叠设置若干个导热系数依次增大的板体环，除导热系数最小的板体外，其余的板体均为环板结构。外围层叠的板体可以为矩形环，也可以为圆形环，视石英坩埚底面形状而定。优选的，导热系数最小的板体中心点与石英坩埚底面中心点对齐。一面出现受热不均匀的现象。还包括设置在石英坩埚四周面至隔热笼体区间的侧面加热器。另外，除了上述解决方法外，本技术的侧面加热器的电阻自上而下逐步减小。开有对加热源进行改进，使得侧面加热器下部的供热能力小于上部的供热能力，辐射到坩埚四周的热量自上而下也就逐步减少，从而缓解上述现象。另外，除了上述解决方法外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变加热器的高效多晶硅锭铸锭炉，包括炉体（1）、设置在炉体（1）内的隔热笼体（2）、设置在隔热笼体（2）内的石英坩埚（4），其特征在于：还包括设置在石英坩埚（4）四周面至隔热笼体（2）区间的侧面加热器（10），侧面加热器（10）的电阻自上而下逐步减小或/和侧面加热器（10）的电阻宽度在石英坩埚（4）顶部指向底板方向上、从上至下宽度逐渐增大。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林洪峰，冯媛，李书森，刘兴翀，兰洵，龙巍，赵秀生，
申请(专利权)人：天威新能源控股有限公司，
类型：实用新型
国别省市：