專利名稱：大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及多晶硅鑄錠爐技術領域，尤其涉及一種大容量的大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構。
背景技術：
目前，隨著新型能源的大量使用，使得人們對傳統能源的依存度逐漸減少，其中太陽能作為一種取之不盡用之不絕的綠色能源，在現今社會得到了廣泛的應用，其不僅改善了環境，而且也解決了部分能源問題。在太陽能的利用中，光電轉換利用最為廣泛，在光電轉換中，需要大量使用硅電池，由此導致光伏級別多晶硅的大量需求。目前,生產多晶娃的主要設備為多晶娃鑄錠爐。多晶娃鑄錠爐是一種娃原料重融設備，用于低成本生產太陽能級多晶硅鑄錠，其工作原理是將硅原料按照設定的工藝，經過 加熱融化、定向結晶、退火、冷卻等階段后，使其成為沿一定方向生長的多晶硅錠。隨著硅電池的大量使用，如何有效的降低單位能耗，提高產能，是太陽能多晶硅鑄錠研發領域中有待解決的問題。現有的多晶硅鑄錠爐的容量有限，單位能耗較高，生產效率較低。
實用新型內容本實用新型的主要目的在于提供一種大容量的大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，以提聞多晶娃鑄淀爐的生廣效率。為了達到上述目的，本實用新型提出一種大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，包括爐體、設置在所述爐體內的熱場箱、位于所述熱場箱內的坩堝，以及設置在所述熱場箱內及所述坩堝外的加熱器，所述加熱器包括頂部加熱器以及與所述頂部加熱器并聯的側加熱器，所述頂部加熱器為若干彎曲型塊組成，其材料為CFC或石墨，并通過電極固定于所述爐體的頂部；所述側加熱器為CFC或石墨材質的板狀塊圍成的框形。優選地，所述側加熱器包括四塊所述板狀塊，所述四塊板狀塊之間通過側連接板連接。優選地，所述側加熱器通過電極連接塊與電極連接，該側加熱器與所述頂部加熱
器并聯。優選地，所述電極連接塊為三個，分別與所述側加熱器的四塊板狀塊中的三塊板狀塊連接。優選地，所述側加熱器連接所述電極連接塊的板狀塊上設有安裝孔，所述安裝孔為可調節所述側加熱器高度的腰型孔，所述側加熱器通過所述安裝孔與所述電極連接塊連接。優選地，所述樹禍長IOOOmm 1100mm,寬 IOOOmm 1100mm,高 470mm 600mm.優選地，該大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構還包括設置在所述坩堝下方的熱交換平臺，以及若干支撐柱，所述支撐柱連接在所述熱交換平臺與所述爐體的底部之間，用于支撐所述熱交換平臺及坩堝；所述熱交換平臺頂部與所述爐體的底部之間的距離為700mm-900mmo優選地，所述爐體包括上爐體及與所述上爐體扣合的具有所述爐體底部的下爐體，所述下爐體頂部具有端面，所述下爐體頂部的端面與所述熱交換平臺的頂部之間的距離為20mm 60mm。優選地，該大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構還包括坩堝側板及坩堝底板，所述坩堝側板設置在坩堝的側壁外；所述坩堝底板設置在坩堝底部與熱交換平臺之間。優選地，所述多晶硅鑄錠爐的功率為165KW-200KW。本實用新型提出的一種大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，通過對多晶硅鑄錠爐的加 熱器結構進行改進，并降低熱交換平臺的高度，增大坩堝的放置空間，有效增加坩堝長寬方向的尺寸及聞度，從而使樹禍的容積量增大，大大提聞了多晶娃鑄淀爐的單位廣能，提聞了效率，且能耗降低，節省了成本。
圖I是本實用新型大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構較佳實施例的結構示意圖；圖2是本實用新型大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構較佳實施例中加熱器的結構示意圖；圖3是本實用新型大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構較佳實施例中側加熱器中一板狀塊的結構示意圖。為了使本實用新型的技術方案更加清楚、明了，下面將結合附圖作進一步詳述。
具體實施方式
本實用新型技術方案總體思路是通過降低熱交換平臺的高度，增大坩堝的放置空間，有效增加坩堝長寬方向的尺寸及高度，使坩堝的容積量增大；同時對加熱器結構進行改進，其側加熱器采用塊狀的CFC或石墨材料圍成框形，以提高多晶硅鑄錠爐的單位產能，提聞生廣效率。以下將結合附圖及實施例，對實現實用新型目的的技術方案作詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖I所示，圖I是本實用新型多晶硅鑄錠爐較佳實施例的結構示意圖。本實用新型較佳實施例提出的一種大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，包括爐體2，爐體2內設有熱場箱3，熱場箱3內設有坩堝8，熱場箱3與坩堝8之間設有加熱器，其中爐體2包括分離的上爐體21及下爐體22。爐體2內設置有坩堝8，坩堝8內用于承裝硅料6，坩堝8底部設有坩堝底板82，緊貼坩堝8外壁設有保護坩堝8的坩堝側板81，坩堝8下方于坩堝底板82之下設有熱交換平臺9及若干支撐柱10，支撐柱10連接在熱交換平臺9底部與爐體2的底部即下爐體22的底部之間，用于支撐熱交換平臺9及坩堝8。熱場箱3包括隔熱籠(圖中未示出)、底部保溫板32、隔熱籠左側保溫板33、隔熱籠右側保溫板34及頂部保溫板31，隔熱籠左、右側保溫板33、34固定在隔熱籠上，隔熱籠左、右側保溫板33、34與頂部保溫板31可分離，支撐柱10穿過底部保溫板32連接在熱交換平臺9與爐體2底部之間。支撐柱10與底部保溫板32的連接處設有臺階，底部保溫板32放置于支撐柱10的臺階上。[0027]熱場箱3的隔熱籠及隔熱籠左、右側保溫板33、34通過連接隔熱籠與爐體2頂部(即上爐體21的頂部)之間的若干提升桿I懸置于爐體2內。底部保溫板32與隔熱籠左、右側保溫板33、34可分離，兩者結合處設有臺階端面，底部保溫板32與隔熱籠左、右側保溫板33、34通過該臺階端面貼合，底部保溫板32固定在支撐柱10上，在開爐時，向下打開下爐體22，可以取出坩堝8內加工好的多晶硅錠，或者在初始生產時，將裝好硅料6的坩堝8放置在熱交換平臺9上。由熱場箱3內的加熱器3對坩堝8內的硅料6進行加熱。本實施例中，加熱器沿著坩堝側板81的外圍設置在熱場箱3的上部空腔，其通過電極固定在爐體2上。該電極包括銅電極5及石墨電極52，銅電極5通過銅電極座51固定在上爐體21的頂部，石墨電極52的上端與銅電極5連接，其下端連接加熱器。其中，加熱器包括頂部加熱器4及側加熱器7，頂部加熱器4與石墨電極52的下端連接，側加熱器7與頂部加熱器4并聯，并通過電極連接塊74與石墨電極52下端連接。具體地，如圖2及圖3所示，本實施例頂部加熱器4為板狀，其由若干彎曲狀石墨塊連接而成，具體包括前加熱器40、與前加熱器40對稱設置的后加熱器41，以及位于前加熱器40與后加熱器41之間的U型加熱器42，前加熱器40的一自由端與后加熱器41的一端通過連接板45連接，前加熱器40的另一自由端通過連接器44與U型加熱器42的一自由端連接，后加熱器41的另一自由端通過連接器43與U型加熱器42的另一自由端連接，同時，前加熱器40與連接器44之間以及后加熱器41與連接器43之間分別通過連接板47、48連接，前加熱器40與U型加熱器42之間以及后加熱器41與U型加熱器42之間分別通過連接板49、46連接。在其他實施例中，頂部加熱器4也可以采用CFC(Carbon-fiber-reinforcedcarbon composites,碳碳復合材料)制成。本實施例中側加熱器7為CFC材質的板狀塊圍成的框形，其包括前、后、左、右四塊CFC板70、71、73、74，四塊CFC板70、71、73、74之間通過側連接板75連接。在其他實施例中，側加熱器7也可以采用石墨材質。如上所述，側加熱器7通過電極連接塊74與石墨電極52連接。本實施例根據三相電路抽頭需要以及加熱器的實際特點，通過三個電極連接塊74將側加熱器7與石墨電極52連接，具體在側加熱器7的前CFC板70、后CFC板71、右CFC板73上各設有一電極連接塊74，上述石墨電極52與各電極連接塊74連接。如圖3所示，本實施例中側加熱器7的CFC板的兩端均設有用于安裝側連接板75的過孔77，通過CC螺釘與過孔77的配合將側連接板75連接在相應的兩CFC板之間。同時，對于連接有電極連接塊74的CFC板，則在電極連接塊74的連接處設置有用于與電極連接塊連接的安裝孔76，同時，為了可調節側加熱器7的高度，本實施例將安裝孔76設置為腰型孔。本實施例由上述頂部加熱器4及側加熱器7組成的加熱系統，能夠同時從坩堝8頂部及四個側面加熱硅料，由此保證了硅料能夠均勻受熱，使得硅料能夠在短時間內融化，從而提聞了多晶娃鑄淀爐的加熱效率，減少了功耗的損失。此外，本實施例側加熱器7的材料采用CFC碳碳復合材料，使得側加熱器7可以占用較小的空間。[0038]本實施例的上述加熱器結構可以使得多晶硅鑄錠爐中坩堝8的容積量大大增加。本實施例中，樹禍8長1 POOmm 1100mm,寬1 POOmm 110Omm 甘禍8高470mm 600mm,因此使得坩堝8的容積量可達800KG。(同上)在現有的多晶硅鑄錠爐的基礎上，為了保證坩堝8具有上述800KG的容積量，本實施例中將熱交換平臺9頂部與爐體2的底部之間的距離設置為700mm-900mm。將坩堝側板81的高度設置為550mm-650mm。同時，在改進設計中，將下爐體2頂部的端面與熱交換平臺9的頂部之間的距離設置為20mm 60mm。在加大坩堝8容積量的基礎上，本實施例通過上述加熱器的結構，保證了多晶硅鑄錠爐的功率可達165KW-200KW。相比現有的容積量為450KG的多晶硅鑄錠爐，本實施例在工藝時間基本保持不變 的情況下，可將單爐產量由450KG提高到800KG。其具體改進方式為擴大熱場箱3的內部空間，降低熱交換平臺9頂部到下爐體22頂部端面的高度，比如降低高度可以為20mm-50mm,具體可通過調整支撐柱10的高度來降低熱交換平臺9的高度。同時將銅電極5的固定座51加高50mm-80mm,這樣銅電極5可向上提高50mm-80mm,那么固定在銅電極5下端的石墨電極52也可上移50mm-80mm,致使放置在石墨電極52上的頂部保溫板31可上移50mm-80mm。由此，可加大隔熱籠左、右側保溫板33、34的尺寸，擴大熱場箱3的內部空間，相應的可以加大熱交換平臺9和坩堝底板82，進而可以擴大坩堝8的容積量。具體將纟甘禍8截面的長度增加至IOOOmm 110Omm,寬度增加至IOOOmm 110Omm ；將坩堝8的高度增加至480mm 600mm。隨著坩堝8高度的增高，坩堝側板81的高度也可以增加20_-60_，因此使得坩堝8的容量大大增加，坩堝8內可以承裝更多的硅料6。由于坩堝8長、寬、高均增加以及坩堝側板81的高度增加，需要對加熱器3進行重新優化設計，可以將加熱器3的高度調整至180_ 250_。改進之后的多晶硅鑄錠爐工藝過程時間與容積量為450KG的多晶硅鑄錠爐相差不多，且功耗相差不多，使得多晶硅鑄錠爐在最少的改造費用下，獲得了最大的產能。通過上述分析，本實用新型改進設計簡單合理，通過增大熱場箱3的空間，有效增加坩堝8長度、寬度及高度，使坩堝8的容積量增大，同時優化加熱器3的結構，在工藝時間基本保持不變的情況下，單位產能由450KG增大到800KG，有效的提高了產量。在實際應用中，經過測試，本實施例多晶娃鑄徒爐生廣的娃徒良品率可達71 及以上，工藝過程時間和能耗與容積量為450KG的多晶硅鑄錠爐相差不多，由此大大提高了單位產能，極大的提高了效率，并節省了成本。以上所述僅為本實用新型的優選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
權利要求1.一種大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，包括爐體、設置在所述爐體內的熱場箱、位于所述熱場箱內的坩堝，以及設置在所述熱場箱內及所述坩堝外的加熱器，其特征在于，所述加熱器包括頂部加熱器以及與所述頂部加熱器并聯的側加熱器，所述頂部加熱器為若干彎曲型塊組成，其材料為CFC或石墨，并通過電極固定于所述爐體的頂部；所述側加熱器為CFC或石墨材質的板狀塊圍成的框形。
2.根據權利要求I所述的大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，其特征在于，所述側加熱器包括四塊所述板狀塊，所述四塊板狀塊之間通過側連接板連接。
3.根據權利要求2所述的大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，其特征在于，所述側加熱器通過電極連接塊與電極連接，所述側加熱器與所述頂部加熱器并聯。
4.根據權利要求2所述的大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，其特征在于，所述電極連接塊為三個，分別與所述側加熱器的四塊板狀塊中的三塊板狀塊連接。
5.根據權利要求4所述的大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，其特征在于，所述側加熱器連接所述電極連接塊的板狀塊上設有安裝孔，所述安裝孔為可調節所述側加熱器高度的腰型孔，所述側加熱器通過所述安裝孔與所述電極連接塊連接。
6.根據權利要求1-4中任一項所述的大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，其特征在于，所述土甘禍長 10OOmm 110Omm,寬 1000mm 110Omm,高 470mm 600mm.
7.根據權利要求6所述的大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，其特征在于，還包括設置在所述坩堝下方的熱交換平臺，以及若干支撐柱，所述支撐柱連接在所述熱交換平臺與所述爐體的底部之間，用于支撐所述熱交換平臺及坩堝；所述熱交換平臺頂部與所述爐體的底部之間的距離為700mm-900mm
8.根據權利要求7所述的大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，其特征在于，所述爐體包括上爐體及與所述上爐體扣合的具有所述爐體底部的下爐體，所述下爐體頂部具有端面，所述下爐體頂部的端面與所述熱交換平臺的頂部之間的距離為20mm 60mm。
9.根據權利要求8所述的大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，其特征在于，還包括坩堝側板及坩堝底板，所述坩堝側板設置在坩堝的側壁外；所述坩堝底板設置在坩堝底部與熱交換平臺之間。
10.根據權利要求9所述的大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，其特征在于，所述多晶硅鑄錠爐的功率為165KW-200KW。
專利摘要本實用新型涉及一種大容量多晶硅鑄錠爐熱場結構，包括爐體、設置在爐體內的熱場箱、位于熱場箱內的坩堝，以及設置在熱場箱內及坩堝外的加熱器，加熱器包括頂部加熱器以及與頂部加熱器并聯的側加熱器，頂部加熱器為若干CFC或石墨材質的彎曲型塊組成，并通過電極固定于爐體的頂部；側加熱器為CFC板或石墨板圍成的框形。本實用新型通過對多晶硅鑄錠爐的加熱器結構進行改進，并降低熱交換平臺的高度，增大坩堝的放置空間，有效增加坩堝長寬方向的尺寸及高度，從而使坩堝的容積量增大，大大提高了多晶硅鑄錠爐的單位產能，提高了效率，且能耗降低，節省了成本。
文檔編號C30B11/00GK202390560SQ20112055068
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者南志華 申請人:石金精密科技(深圳)有限公司