一种多晶铸锭用热交换台及铸锭炉的制作方法

本发明涉及多晶硅制造设备，尤其涉及一种多晶铸锭用热交换台及铸锭炉。

背景技术：

为实现多晶硅的定向凝固生长，铸锭炉内需要安装一个稳定高效的热场。目前常用的多晶硅铸锭炉结构如附图1所示，按功能划分包括保温部分、加热部分和坩埚支撑部分。外围保温部分统称隔热笼，包括固定式顶部隔热板、升降式侧面隔热板和固定式底部隔热板组成，材质多为保温碳毡；加热部分一般由顶部加热器和侧部加热器组成；热交换台放于隔热笼内的立柱上，热交换台顶部边缘和底部边缘安装有保温条。装料前，将陶瓷坩埚放置于石墨底板上，装满硅料后，用叉车运送至热交换台上，坩埚四周用石墨护板保护。在硅料熔化进入晶体生长阶段后，通过提升侧面隔热板，使热量从隔热笼底部流出，从而降低热场底部温度，获得晶体生长所需的从上向下降低的温度梯度。

在目前的晶体硅铸锭技术中，主要有普通多晶硅铸锭、准单晶硅铸锭及应用比较广泛的高效多晶硅铸锭技术。准单晶硅铸锭与高效多晶铸锭在装料时必须在坩埚底部铺设籽晶，且需保证籽晶在后期熔化过程中不被完全熔化，以作为后期晶体生长的形核中心。现有铸锭炉用于有籽晶铸锭技术时，由于热交换台与侧面隔热板之间距离较大，多晶硅在融化和再生长过程中，从热交换台侧边散热较多，导致底部籽晶保护不好，经常出现籽晶全部熔化或者边角籽晶熔化而中间籽晶却剩余很高的情况，影响硅锭的质量；在晶体生长中后期，由于加热器的辐射作用，靠近四周的晶体生长较慢，中心区域的晶体生长过快，会导致横向（同一水平面内）存在温度梯度，使得坩埚内的固液界面无法保持水平，晶体无法沿竖直方向由下向上生长，晶体质量较差；另外，随着铸锭炉的技术革新，投料量不断加大，硅锭尺寸增加，硅锭中往往存在一些微晶区域和硬质点区域，总体能耗也增加。故探索可以更好地保护坩埚底部籽晶，减少硅锭中的微晶和硬质点，降低能耗的铸锭设备，成为本领域的亟需。

专利文献CN103614770A公开了一种新型铸锭炉及使用该铸锭炉的生产工艺，该技术方案的要点在于：在石墨热交换台四周设有硬毡护板，拆除石墨热交换台下部悬挂的硬毡护板，这种方法在长晶过程中，热交换台底部散热较快，容易出现微晶。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、有利于对籽晶的控制、减少微晶和硬质点的出现概率、节能降耗的多晶铸锭用热交换台。

本发明进一步提供一种含有该热交换台的铸锭炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多晶铸锭用热交换台，包括热交换台本体，所述热交换台本体顶部边缘设有顶部保温条，所述热交换台本体侧面设有侧边保温条，所述热交换台本体底部中心区域设有底部保温板。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述热交换台本体底部的面积为S₁，所述底部保温板的面积为S₂，则S₂=0.1S₁～0.5S₂。

所述底部保温板的厚度为5mm～20mm。

所述底部保温板的形状为圆形、正方形或长方形。

所述顶部保温条、侧边保温条和所述底部保温板的导热系数均小于所述热交换台本体的导热系数。

所述侧边保温条底部的高度低于所述底部保温板底部的高度。

一种铸锭炉，包括隔热笼、石墨底板、石墨护板、侧加热器、顶部加热器，所述石墨护板设于所述石墨底板上，所述侧加热器设于所述石墨护板与所述隔热笼的侧壁之间，所述顶部加热器设于所述石墨护板与所述隔热笼的顶壁之间，铸锭炉还包括上述的多晶铸锭用热交换台，所述热交换台本体架设于所述隔热笼内，所述石墨底板设于所述热交换台本体上。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述隔热笼包括固定式顶部隔热板、升降式侧隔热板和固定式底部隔热板，所述顶部加热器设于所述石墨护板与所述固定式顶部隔热板之间，所述侧加热器设于所述石墨护板与所述升降式侧隔热板之间。

所述顶部保温条、所述侧边保温条和所述石墨底板的外侧面平齐。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的多晶铸锭用热交换台，热交换台本体顶部边缘设有顶部保温条、侧面设有侧边保温条且底部中心区域设有底部保温板，结构简单，可由现有的热交换台做较少的改动即可获得，节约了制造成本，减少了铸锭过程中热量的散失，降低铸锭过程中的能耗，降低生产成本；侧边保温条能降低熔化阶段热交换台本体的温度，有利于有籽晶铸锭工艺中对籽晶的控制；热交换台本体底部中心区域的底部保温块能够减少热量的散失，使中心区域晶体生长不至于过快，有利于形成水平的固液生长界面，保证晶体沿竖直方向由下向上生长，减少铸锭过程中的微晶和硬质点的出现概率，晶体质量好。

本发明公开的铸锭炉采用了上述多晶铸锭用热交换台，因而同样具有上述优点。

附图说明

图1是现有的铸锭炉。

图2是本发明多晶铸锭用热交换台的结构示意图。

图3是本发明铸锭炉的结构示意图。

图中各标号表示：1、热交换台本体；11、顶部保温条；12、侧边保温条；13、底部保温板；2、隔热笼；21、固定式顶部隔热板；22、升降式侧隔热板；23、固定式底部隔热板；3、石墨底板；4、石墨护板；5、侧加热器；6、顶部加热器；7、坩埚。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图2所示，本实施例的多晶铸锭用热交换台，包括热交换台本体1，热交换台本体1顶部边缘设有顶部保温条11，热交换台本体1侧面设有侧边保温条12，热交换台本体1底部中心区域设有底部保温板13。该多晶铸锭用热交换台结构简单，可由现有的热交换台做较少的改动即可获得，节约了制造成本，减少了铸锭过程中热量的散失，降低铸锭过程中的能耗，降低生产成本；侧边保温条12能降低熔化阶段热交换台本体1的温度，有利于有籽晶铸锭工艺中对籽晶的控制；热交换台本体1底部中心区域的底部保温块13能够减少热量的散失，使坩埚7中心区域晶体生长不至于过快，有利于形成水平的固液生长界面，保证晶体沿竖直方向由下向上生长，减少铸锭过程中的微晶和硬质点的出现概率，晶体质量好。

其中，热交换台本体1底部的面积为S₁，底部保温板13的面积为S₂，则S₂=0.1S₁～0.5S₂。底部保温板13的形状优选为圆形，在其他实施例中也可采用正方形或长方形；底部保温板13的厚度为5mm～20mm；顶部保温条11、侧边保温条12和底部保温板13的导热系数均小于热交换台本体1的导热系数，热交换台本体1材质为石墨，顶部保温条11、侧边保温条12和底部保温板13可采用常见的碳毡、软毡、碳纤维等。

本实施例中，侧边保温条12底部的高度低于底部保温板13底部的高度。即侧边保温条12向下延伸一定距离，而非与底部保温板13底面保持平齐，有利于降低熔化阶段热交换台本体1的温度，有利于有籽晶铸锭工艺中对籽晶的控制，有利于保护坩埚7底部铺设的籽晶。

如图3所示，本实施例的铸锭炉，包括隔热笼2、石墨底板3、石墨护板4、侧加热器5、顶部加热器6，石墨护板4设于石墨底板3上，侧加热器5设于石墨护板4与隔热笼2的侧壁之间，顶部加热器6设于石墨护板4与隔热笼2的顶壁之间，铸锭炉还包括上述的多晶铸锭用热交换台，热交换台本体1架设于隔热笼2内，石墨底板3设于热交换台本体1上。该铸锭炉采用了上述的多晶铸锭用热交换台，因而同样具有上述多晶铸锭用热交换台的优点。

本实施例中，隔热笼2包括固定式顶部隔热板21、升降式侧隔热板22和固定式底部隔热板23，顶部加热器6设于石墨护板4与固定式顶部隔热板21之间，侧加热器5设于石墨护板4与升降式侧隔热板22之间。

本实施例中，顶部保温条11、侧边保温条12和石墨底板3的外侧面平齐。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。