一種生產多晶硅的加熱爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明公開了一種加熱爐，特別涉及一種生產多晶硅的加熱爐，屬于加熱爐技術領域。
【背景技術】
[0002]伴隨著太陽能電池業的迅猛發展，成本較低且適合于大規模生產的多晶硅已成為最主要的光伏材料之一，并逐步取代傳統直拉單晶硅在太陽能電池材料市場當中的主導地位。當今全世界對多晶硅的需求非常大，電子級和太陽能級多晶硅的需求分別以每年5%和20%急劇增長。在太陽能光伏產業中，多晶硅鑄錠爐是最為重要的設備之一，多晶硅鑄錠爐是可以實現自動化的生產設備，通過采用定向凝固技術對多晶硅高溫熔鑄后實現冷凝結晶，制成高品質硅錠。目前國內外開發了多種生產多晶硅的加熱爐及生產多晶硅方法。
[0003]中國專利201320348485.4公開了一種多晶硅爐底盤結構，包括底盤本體，底盤本體呈碗狀結構，底盤本體內設有沿底盤本體分布的冷卻液腔，底盤本體的下端外側面上設有與冷卻液腔連通的冷卻液進口，底盤本體的上端外側面設有與冷卻液腔連通的冷卻液出口，碗狀結構的底盤本體的開口處向外延伸形成法蘭連接面，底盤本體的中心設有進氣孔，進氣孔內連接有進氣管；所述的底盤本體的內側中心設有兩端開口的支撐罩，支撐罩的側面設有若干出氣孔；底盤本體上的進氣孔的正上方設有布氣罩，布氣罩上還均勻設有若干貫通的布氣孔。因此，該發明具有冷卻效果好的有益效果，同時，還能保證不同硅棒之間一致性好，硅棒生長質量好控制。
[0004]中國專利200920232986.X還公開了一種具硅液溢出安全保護裝置的多晶硅爐，設有爐體，爐體內設有保溫籠，裝料坩禍放置在保溫籠底部的承接臺上，在保溫籠內設有上加熱器和下加熱器，保溫籠設有四周籠體、上蓋和底板，上加熱體與保溫籠的上蓋固定，下加熱體設置在承接臺與保溫籠的底板之間，在保溫籠的底板的中部設有熱門，在熱門的下面設有冷卻板，在冷卻板的下面爐體的底部設有銅質硅液溢流承接器。在坩禍硅液溢出的情況下，硅液沿保溫籠的籠體與底板的接縫處、以及從熱門縫隙處流到硅液溢流承接器上，承接器使硅液很快結晶，將損失降低到最低點。另外再通過測控裝置起到兩級安全保護，該發明設計合理，結構簡單，能有效避免硅液對爐體的損傷和人身傷害。
[0005]中國專利200920232988.9還公開了一種上置式多晶硅爐，設有爐體，爐體內設有保溫籠，裝料坩禍放置在保溫籠底部的承接臺上，在保溫籠內設有上加熱器和下加熱器，在爐體的頂部設有上爐門，上爐門的一側與一個旋轉軸固定，旋轉軸與設在爐體側壁上的升降裝置連接，在上爐門的另一側設有導向桿，相應的在爐體側壁上設有與導向桿配合的導向孔。采用上置式爐單臂門結構，上爐門打開后，可以通過手動或機械驅動使上爐門從爐口旋轉移開，具有結構簡單，易操作，安全性好的特點，適用于大規模生產，填補了國內空白。
[0006]中國專利200920232987.4還公開了一種上下加熱的上置式多晶硅爐，設有爐體，爐體內設有保溫籠，裝料坩禍放置在保溫籠底部的承接臺上，在保溫籠內設有上加熱器和下加熱器，保溫籠設有四周籠體、上蓋和底板，上加熱體與保溫籠的上蓋固定，下加熱體設置在承接臺與保溫籠的底板之間，在保溫籠的底板的中部設有熱門，在熱門的下面設有冷卻板。由保溫籠的四周籠體、隔熱底板、隔熱上蓋構成一個封閉的熱場腔室。在長晶時先開啟熱門，由下加熱器、上加熱器和冷卻板組成一個新的溫度場，再利用下、上加熱器的功率匹配，形成一個垂直的溫度梯度，待硅結晶后再利用下、上加熱器的功率匹配對硅晶進行退火和冷卻直至硅晶錠出爐。它不僅能生產出高品質硅錠，也縮短整個工藝時間，降低能耗。
[0007]中國發明專利CN 1276026還公開了一種用多晶硅爐料制備硅熔體的方法，該硅熔體用于按照丘克拉斯基方法制取單晶硅錠。制備硅熔體所用的坩禍為底、側壁結構，其中心線基本上平行于側壁并截過底面幾何中心點，半徑為從中心線到側壁的距離。本方法中，將塊狀多晶硅裝入坩禍形成碗狀爐料，其中爐料的初始形狀是，通常沿徑向從中心線向上向外朝著側壁方向傾斜至坡頂，然后從坡頂向下向外傾斜至側壁。加熱碗形塊狀多晶硅爐料使之部分熔融，再在其上加入粒狀多晶硅，形成塊狀和粒狀多晶硅的混合料；繼續加熱混合多晶硅爐料使其形成硅熔體，而位于硅熔體表面上方的未熔塊狀多晶硅，在粒狀多晶硅快速熔融并釋放出氫時為可能飛濺的熔融硅導流。
[0008]中國發明專利1147032還公開了一種用多晶硅制備熔硅熔料的工藝，該熔硅熔料用于通過切克勞斯基方法生產單晶硅。初始向坩禍中填充多晶硅并加以熔化，形成包含熔硅和未熔化多晶硅的特殊熔化爐料。熔硅具有一個上表面，未熔化多晶硅部分暴露于該上表面之上。以一種方式向暴露的未熔化多晶硅上添加顆粒狀多晶硅，該方法足以使顆粒狀多晶硅在停留于暴露的未熔化多晶硅的表面期間和在逐漸沉入熔硅之前實現脫氫。然后顆粒狀多晶硅和未熔化的多晶硅全部熔化形成熔硅熔料。該方法使生產單晶硅晶錠時的零缺陷成品率、產量和平均熱循環時間均得到改善。
[0009]中國發明專利CN101412632還公開了一種多晶硅爐用炭/炭復合材料發熱體的制備方法，將U形炭纖維坯體進行高溫純化預處理后沉積，熱處理溫度為1600?2800°C ;將U形炭纖維坯體以高純N2為載氣和稀釋氣體、C 3H6為炭源進行裂解增密制備出炭/炭復合坯體，裂解溫度850?1200。。，時間100?400h，爐內氣壓0.5kPa?2.5kPa ;將增密至一定密度的炭/炭復合坯體進行機加工，酸洗+氯鹽洗，進行高溫純化處理，處理溫度為2000?28000C ;將炭/炭復合坯體以高純N2為載氣和稀釋氣體、C 3H6為炭源進行表面涂層處理，裂解溫度900?1300°C，時間10?100h，爐內氣壓1.0kPa?4.0kPa ;并測定炭/炭復合材料發熱體成品的技術指標。該發明能制備出純度高、電阻率隨溫度變化穩定、使用壽命長的大尺寸異形薄壁炭/炭復合材料發熱體。
[0010]中國專利201420290437.9還公開了一種帶加熱柜節能多晶硅鑄錠爐，屬于多晶硅鑄錠爐的熱場結構設計與制造技術領域，包括爐體(1)、加熱器(2)、保溫頂板(4)和保溫籠體(5);加熱器⑵固定在保溫頂板(4)，保溫籠體(5)設置在爐體⑴內，保溫籠體(5)上部設有保溫頂板(4)，保溫籠體(5)下部設有帶支柱(10)的保溫底板(8);還包括加熱柜
(12)，加熱柜(12)固定在爐體⑴內部，保溫籠體(5)與加熱柜(12)連接，保溫頂板(4)、保溫籠體(5)、保溫底板(8)組成一個封閉的熱場腔體。采用加熱柜，有效提高加熱效率，保溫效果更好，可以生產出高品質硅錠，縮短整個工藝時間，降低結晶過程中的能耗。
[0011]中國發明專利CN104229802還公開了一種多晶硅的制作方法，該發明通過下述技術方案來實現:將石英砂在電弧爐中冶煉提純到98%并生成工業硅；把工業硅粉碎并在流化床反應器中，用無水氯化氫(HCl)與之反應，生成三氯氫硅(SiHCl3)，反應溫度為300度，反應形成氣態混合物(H2，HCl, SiHCl3, SiCl4, Si);將氣態混合物過濾硅粉，冷凝SiHCl3、SiCl4，氣態H2，HCl返回到反應中或排放到大氣中，然后分解冷凝物SiHCl3、SiCl4，凈化三氯氫硅；凈化后的三氯氫硅采用高溫還原工藝，以高純的3丨!1(:13在!12氣氛中還原沉積而生成多晶娃。
[0012]但是，上述生產多晶硅的加熱爐及生產多晶硅方法，普遍存在多晶硅加熱爐結構復雜，維修困難，以及多晶硅生產周期長，能耗高等不足。
【實用新型內容】
[0013]本實用新型通過對多晶硅加熱爐進行改進，實現了多晶硅的制備具有節能降耗、成本低、質量好、以及對環境不產生污染等特點，具有明顯的競爭優勢。
[0014]本實用新型一種生產多晶硅的加熱爐，其特征在于，石英陶瓷坩禍(4)內表面涂覆厚度1.5?2.5mm的S