多晶硅鑄造爐的制作方法

本發明涉及多晶硅鑄造技術領域，尤其指一種多晶硅鑄造爐。

背景技術：

已知，隨著晶體硅太陽能電池在光伏產業的大力發展，作為晶體硅太陽能電池主要材料的硅片的制造工藝也不斷被改進的越來越成熟。而多晶硅由于其制造工藝比單晶硅簡單、制造成本也相對較低，成為了太陽能電池板最主要的材料。目前太陽能電池行業競爭越來越激烈，因此制造高質量、低成本的多晶硅片成為各大公司競相追求的目標。

常用的多晶硅鑄錠爐的上爐腔內倒掛有一隔熱籠，內部包括四側隔熱保溫板和頂部保溫板，沿著保溫板內側設置有加熱部件；熱交換臺放置于下爐腔的立柱上，在熱交換臺下部設置有下保溫板，通過提升下爐腔，將熱交換臺送入隔熱籠內。在硅塊熔化過程中，將隔熱籠下降到最低位置，隔熱籠和下保溫板將硅塊完全包裹，通過加熱使硅塊完全熔化。在硅料熔化完成進入晶體生長階段后，通過提升隔熱籠，使熱量從隔熱籠和下保溫板打開的縫流出，從而降低熱場底部溫度，獲得晶體生長所需的驅動力。在多晶鑄錠爐中晶體一般由下至上垂直生長，但由于多晶硅鑄錠爐的結構，熱場分布不均勻，坩堝四周溫度低于中心溫度，會發生晶體側向生長的現象，兩個方向的晶粒相互傾軋，產生位錯，最終影響太陽能電池的轉換效率。

因此，如何減少多晶硅在鑄造過程中產生雜質和缺陷的概率，成為了亟待解決的問題。

技術實現要素：

鑒于現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種多晶硅鑄造爐。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

一種多晶硅鑄錠爐，包括用于放置硅錠的爐體，所述爐體內設置套設在所述硅錠外的隔熱籠，所述隔熱籠與所述爐體的側壁之間設置外保溫板。

作為優選，所述外保溫板設置在所述隔熱籠上并與所述爐體的側壁之間具有間隙。

作為優選，所述爐體呈兩端封閉的圓筒形，所述隔熱籠包括多塊依次拼接以形成所述隔熱籠的側壁的側保溫板，各所述側保溫板上分別設置所述外保溫板。

作為優選，所述隔熱籠還包括框架，所述側保溫板設置在所述框架上并形成兩端開口的筒狀。

作為優選，所述多晶硅鑄錠爐還包括用于升降隔熱籠的升降裝置，所述升降裝置包括設置在所述爐體外部的動力機構以及受所述動力機構驅動的升降桿，所述升降桿穿過所述爐體并與所述隔熱籠連接以帶動所述隔熱籠升降以離開或罩設在所述硅錠上。

作為優選，所述多晶硅鑄錠爐還包括加熱器，所述加熱器包括從所述爐體的頂部進入所述隔熱籠內側并延伸至所述硅錠側面及頂部的加熱體。

作為優選，所述加熱體上設置上保溫板，所述上保溫板的外緣與所述隔熱籠的內壁貼靠，以在所述隔熱籠在所述升降裝置的作用下升降時能夠封堵所述隔熱籠的上端敞口。

作為優選，所述爐體底部設置下保溫板，所述下保溫板上設置用于放置所述硅錠的承載件，當所述隔熱籠罩設在所述硅錠外時，所述隔熱籠的下端邊緣與所述下保溫板上表面貼合。

作為優選，所述爐體包括上爐體及下爐體，所述上爐體罩設在所述下爐體上。

作為優選，所述外保溫板為石墨碳粘。

與現有技術相比，本發明的多晶硅鑄錠爐，通過在隔熱籠的側壁設置用于隔熱的側保溫板，能夠避免多晶硅結晶時熱量橫向擴散不均勻，且避免了熱量過快擴散，減少硅錠雜質和位錯的產生，降低了能耗，降低了制造成本。

附圖說明

圖1為本發明的實施例的主視圖；

圖2為本發明的實施例的截面的俯視圖。

附圖標記說明：1-爐體11-上爐體12-下爐體2-隔熱籠21-側保溫板22-框架3-外保溫板4-升降裝置41-動力機構42-升降桿5-加熱器51-加熱體6-上保溫板7-下保溫板8-承載件9-硅錠。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。

其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示裝置結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。

如圖1-圖2所示，本實施例提供一種多晶硅鑄錠爐，包括用于放置硅錠9的爐體1，所述爐體1內設置套設在所述硅錠9外的隔熱籠，所述隔熱籠與所述爐體1的側壁之間設置外保溫板3。

具體的，本實施例中，所述爐體1由上爐體11及下爐體12組成，上爐體11罩設在下爐體12上，參照圖1，本實施例中，通過在隔熱籠2上設置外保溫板3，填充了隔熱籠2與爐體1側壁之間的空間，多晶鑄錠爐加熱后熱量擴散較少，溫度降低慢，能耗降低，另一方面，通過設置外保溫板3，減緩了隔熱籠2內的溫度橫向傳遞的速度，確保了橫向溫度的均勻性，為底部柱狀晶提供更好的垂直生長條件，有效地減少了位錯，從而起到降本增效的作用；具體的，所述外保溫板3采用石墨碳粘，具有耐高溫、耐腐蝕、不熔融等優點，能夠有效防止熱量橫向傳遞，隔熱保溫效果好，當然，外保溫板3也可以采用其他隔熱材料，在此不一一贅述。

具體的，參照圖1，所述外保溫板3設置在所述隔熱籠2上并與所述爐體1的側壁之間具有間隙，避免外保溫板3上的熱量直接傳遞至爐體1。

參照圖2，本實施例中，所述爐體1呈兩端封閉的圓筒形，所述隔熱籠2包括多塊依次拼接以形成所述隔熱籠2的側壁的側保溫板21，各所述側保溫板21上分別設置所述外保溫板3，具體的，本實施例中，隔熱籠2的截面形狀為多邊形，本實施例中為八邊形，并包括八塊依次拼接的側保溫板21，每塊側保溫板21上均設置外保溫板3，另外，參照圖2所述，所述外保溫板3的截面形狀同爐體1與隔熱籠2的側壁之間的間隙的截面形狀匹配，例如，在采用石墨碳粘作為外保溫板3時，可以根據需要將石墨碳粘燒結成型為需要的形狀，以更好的提供保溫，提升隔熱效果，需要說明的是，具體實施時，為了提高多晶硅錠9的結晶質量，隔熱籠2的形狀一般呈中心對稱、軸對稱，當然，爐體1的形狀也可以不僅限于圓筒形，也可以采用其他形狀，例如可以是六面體形等，在此不一一贅述。

繼續參照圖2，具體的，本實施例中，所述隔熱籠2還包括框架22，所述側保溫板21設置在所述框架22上并形成兩端開口的筒狀，具體的，所述框架22可以采用鋁合金的金屬框架22，根據需要成型為所需的形狀，根據框架22的形狀不同，隔熱籠2的形狀也有所不同，而不僅限于兩端開口的筒狀，例如，也可以是罩狀。

繼續參照圖1，所述多晶硅鑄錠爐還包括用于升降隔熱籠2的升降裝置4，所述升降裝置4包括設置在所述爐體1外部的動力機構41以及受所述動力機構41驅動的升降桿42，所述升降桿42可以為多根并穿過所述爐體1且與所述隔熱籠2連接以帶動所述隔熱籠2升降以離開或罩設在所述硅錠9上，具體的，動力機構41可以是步進電機，伺服電機等，進一步的所述升降桿42穿過所述爐體1的位置可以套設用于密封爐體1的結構，例如波紋管。

本實施例中，在利用多晶硅鑄錠爐對硅錠9進行加熱時，先通過升降裝置4控制隔熱籠2連同外保溫板3降下，在硅料融化完成并進入晶體生長階段后，通過升降裝置4控制隔熱籠2連同外保溫板3升起，使熱量從隔熱籠2和下保溫板7打開的縫隙逐漸流出，降低熱場底部溫度，使硅錠獲得晶體生長所需的驅動力，隨著隔熱籠2的逐漸上升，硅錠從自身下部逐漸向上結晶。同時，外保溫板3與爐體1的側壁之間存在間隙可以避免外保溫板3在運動過程中與爐體1的側壁之間產生摩擦，更易于隔熱籠2順利的升起或下降。

繼續參照圖1至圖2，所述多晶硅鑄錠爐還包括加熱器5，所述加熱器5包括從所述爐體1的頂部進入所述隔熱籠2內并延伸至所述硅錠9側面及頂部的加熱體51，所述加熱器5可以根據需要進行選擇，本實施例中，所述加熱器5為電極式加熱器5，其包括六根設置在爐體1外部的電極，以及伸入爐體1內的六根加熱體51，通過對電極進行通電使加熱體51產生高溫并對硅錠9進行加熱，具體的，加熱體51的形狀可以根據需要選擇，本實施例中，六根加熱體51呈管盤形設置在硅錠9的四周及頂部，四周分別設置一個加熱體51，頂部設置兩個加熱體51，通過這樣的方式對硅錠9進行加熱。

繼續參照圖1，所述加熱體51上設置上保溫板6，所述上保溫板6的外緣與所述隔熱籠2的內壁貼靠，以在所述隔熱籠2在所述升降裝置4的作用下升降時封堵所述隔熱籠2的上端敞口。

參照圖1，所述爐體1底部設置下保溫板7，所述下保溫板7上設置用于放置所述硅錠9的承載件8，當所述隔熱籠2罩設在所述硅錠9外時，所述隔熱籠2的下端邊緣與所述下保溫板7上表面貼合，如上述實施例中所述，當隔熱籠2升起時，其側保溫板21的下端邊緣與下保溫板7的上表面分離，使隔熱籠2內熱量擴散，促使硅錠9結晶，外保溫板3阻止熱量的橫向傳遞，提升硅錠9的成型質量，避免硅錠9雜質和位錯的產生，提高生產質量，降低成本。

以上實施例僅為本發明的示例性實施例，不用于限制本發明，本發明的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的實質和保護范圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發明的保護范圍內。