晶硅铸锭炉的制作方法

本实用新型涉及太阳能晶硅生长领域，具体涉及一种晶硅铸锭炉。

背景技术：

铸锭高效多晶硅/准单晶是在铸锭炉上采用诱导式方法铸造结晶获得的，再经过开方，切片环节，可生产出的具有高转换率的硅片。其主要工艺是通过在铸锭炉石英坩埚的底部增加籽晶(多晶破碎料或单晶块)，并在真空和保护气氛状态下，采用精确分段控温，保证硅料融化时籽晶部分融化，由此长出高效多晶或准单晶硅锭。传统的铸锭炉，长晶时固液界面呈W型，不利于边缘铸锭的排杂。而一般认为，相对平整、中间微凸的固液界面利于边缘铸锭的排杂。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种能够获得相对平整、中间微凸的固液界面的晶硅铸锭炉，以利于铸锭排杂。

一种晶硅铸锭炉，包括：炉体；隔热笼，设置在炉体内；热交换台，位于隔热笼内，热交换台的顶部用以承载坩埚；水冷盘，包括与所述热交换台底部接触的导热板、与所述导热板的表面相接触的冷却水管，其中冷却水管在所述导热板的表面上自所述导热板的中心向外围以等速螺旋的方式延伸，所述冷却水管的注水口对应于所述导热板的中心位置，出水口在所述导热板表面上的投影靠近导热板的边缘，所述导热板的中心与所述热交换台底部中心对应，且所述导热板的四周边缘与所述热交换台底部四周边缘重合。

上述晶硅铸锭炉，螺旋形的冷却水管的注水口设置在导热板的中央位置，出水口位于导热板的边缘位置，这样冷却水进入冷却水管后先对热交换台底部的中部区域进行散热，带走较多热量，冷却水经过四周时水温已升高故只带走少量热量，使得热量主要通过热交换台的中部区域散热，四周辅助散热，且冷却水管均匀分布，从而能获得相对平整、中间微凸的固液界面，利于铸锭排杂。

在其中一个实施例中，所述注水口和出水口均垂直于所述导热板的表面。

在其中一个实施例中，晶硅铸锭炉还包括隔热底板，隔热底板与隔热笼能封闭在一起形成密闭腔室，注水口和出水口均朝所述隔热底板延伸且穿过所述隔热底板。

在其中一个实施例中，所述导热板为铜板，所述冷却水管为铜管，所述铜管焊接在所述铜板上。

在其中一个实施例中，所述导热板呈圆形或正方形。

在其中一个实施例中，还包括供水系统和回收系统，所述供水系统的供水口与所述冷却水管的注水口连通，所述回收系统用以回收自出水口流出的热水。

在其中一个实施例中，所述供水系统具有流量控制装置，用以控制单位时间内冷却水管中水的流量。

在其中一个实施例中，所述水冷盘通过所述导热板固定于所述热交换台的底部。

附图说明

图1为一个实施例的晶硅铸锭炉的结构示意图；

图2为图1所示晶硅铸锭炉的水冷盘的结构示意图；

图3为图2中A-A向的剖视图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，说明本实用新型的晶硅铸锭炉的较佳实施方式。

本实用新型提供一种晶硅铸锭炉，能够在晶体生长过程中获得较为平整、中间微凸的固液界面，以利于铸锭排杂。

参图1，本实用新型一个实施例的晶硅铸锭炉包括：炉体110、设置于炉体110内的：可升降的隔热笼120、热交换台130、置于热交换台130上的坩埚140、设置于坩埚140四周的石墨护板150、用以熔化坩埚140中的硅料的加热装置160、位于热交换台130、设置在热交换台130底部的水冷盘170及可升降的隔热底板180。

隔热底板180、隔热笼120能够一起形成封闭空腔，用以提供封闭的热场。当该封闭空腔形成时，热交换台130、坩埚140、石墨护板150、加热装置160、水冷盘170均是位于该封闭空腔内。

参图1，热交换台130顶部用以承载坩埚140。热交换台130的底部设置有水冷盘170。水冷盘170用以在长晶阶段开始时对热交换台130进行散热，可以使得热量主要通过热交换台130的中部区域散热，四周辅助散热，从而获得相对平整、中间微凸的固液界面，利于铸锭排杂。

参图2和图3，在一个实施例中，水冷盘170包括导热板172和冷却水管174。其中，导热板172的一个表面用以与热交换台130的底部接触以传导热量。导热板172的另一个表面与冷却水管174的外壁接触。

参图2，一个实施例中，冷却水管174在导热板172的表面呈螺旋状。其中，冷却水管174自导热板172的中心向外围以等速螺旋的方式延伸，使得导热板172表面上，自其中心向外围的多圈冷却水管174之间的间距均匀。同时冷却水管174的注水口1741对应于导热板172的中心位置，出水口1743在导热板172表面上的投影靠近导热板172的边缘。导热板172与热交换台130的底部接触后，导热板172的中心与热交换台130底部中心对应，且导热板172的四周边缘与热交换台130底部四周边缘重合，以全面高效地接受热交换台130底部传递的热量。

硅料加热熔化阶段结束，进入长晶阶段。此时，自注水口1741向冷却水管174中注入冷却水。刚进入冷却水管174的水的温度较低，在沿螺旋管道前进的过程中先经过导热板172的中心位置，先对热交换台130底部的中部区域进行散热，从而能够带走热交换台130的中部区域的较多热量。当冷却水流动到导热板172的四周位置时，冷却水对热交换台130的四周区域进行散热，冷却水经过导热板172四周时水温已升高故只带走少量热量，从而实现热量主要通过热交换台130的中部区域散热，四周辅助散热，而且冷却水管174自导热板172的中心向外围均匀布置，横向温度梯度较小，从而获得相对平整、中间微凸的固液界面，利于铸锭排杂，进而保证晶体的生长质量。

一个实施例中，导热板172为铜板，冷却水管174为铜管，铜管焊接在铜板上。利用焊接工艺连接冷却水管174与导热板172，连接部位也可具有导热的能力。

如有前文所述，导热板172的四周边缘与热交换台130底部四周边缘重合。即导热板172热交换台130底部外形一致。其中，导热板172可以是圆形或正方形等利于均匀布置冷却水管174的形状。

水冷盘170通过导热板172固定于热交换台130的底部，避免冷却过程中意外掉落，保证散热效果。进一步地，水冷盘170与热交换台130可以是可拆卸式装配，方便更换水冷盘170。

参图1和图3，注水口1741和出水口1743均垂直于导热板172的表面，便于利用管道进行供水和回收水。一个实施例中，晶硅铸锭炉还包括隔热底板180，隔热底板180与隔热笼120能封闭在一起形成密闭腔室。注水口1741和出水口1743均朝隔热底板180延伸且穿过隔热底板180。这样，供水管道可以在封闭热场以外方便地对冷却水管174进行供水，供水管道可以在炉体110内部灵活布置。当然，注水口1741和出水口1743都可以位于隔热底板180上方。

在另一个实施例中，出水口1743也可以是沿导热板172的表面延伸，不影响回收管道与出水口172的连通。

晶硅铸锭炉还包括供水系统和回收系统，二者设置在炉体110外部。其中供水系统的供水口通过管道伸入炉体110内与冷却水管174的注水口1741连通，而回收系统则通过管道回收自出水口1743流出的热水。

进一步地，供水系统还具有流量控制装置，用以控制单位时间内冷却水管174中水的流量，从而控制水冷盘170带走的热量，以便控制长晶的速度。

另外，流入冷却水管174的液体可以是水，如自来水、工业中水等。还可以其他的冷却介质，如化学合成的冷却液。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。