一种铸锭炉的排杂机构、铸锭炉的制作方法

本实用新型属于光伏设备制造技术领域，具体涉及一种铸锭炉的排杂机构、铸锭炉。

背景技术：

在光伏产业中硅锭质量的高低决定着光伏设备性能的好坏。因此需要不断提高用于制造硅锭的铸锭炉的质量。目前由于铸锭过程中加热器、隔热笼以及石墨护板等碳材料的使用，会引入了大量碳杂质。高温下，硅料与石英坩埚接触时，会发生如下反应：Si(液)+SiO2(固)＝2SiO(气)，生成的SiO气体会跟碳杂质发生如下反应：SiO(气)+2C＝CO(气)+SiC(固)。上述反应产生的杂质气体，如果不能被快速带走，将会被硅料吸收，从而在得到的硅锭中引入了大量的氧杂质和碳杂质。

为了减少气体杂质对硅锭的影响，现有技术通常在铸锭炉的顶部的盖板设置进气口，并向铸锭炉中通入惰性气体，通过气流循环带走气体杂质。但在实际生产过程中，通入的惰性气体会直接吹在硅液的表面上，导致坩埚内部气体形成涡流流场，使硅锭表面的杂质增多，影响硅锭的质量。同时惰性气体还会将部分气体杂质带入硅料中，使硅锭中的杂质增多，影响硅锭的质量。

技术实现要素：

鉴于此，为了解决上述问题，本实用新型提供了一种铸锭炉的排杂机构、铸锭炉，通过在收容空间内设置第二盖板，因此从进气管通入的惰性气体会被阻挡区阻挡，可有效地避免惰性气体直接吹打在硅液的表面上。最终减少了硅锭表面的杂质，提高硅锭的质量。并且产生的杂质气体可从排气区内的排气孔排出，避免了惰性气体将杂质气体反吹到硅液内，进一步提高硅锭的质量。

本实用新型第一方面提供了一种铸锭炉的排杂机构，包括坩埚、设于所述坩埚侧壁外侧的侧挡板、以及包括进气管、相互间隔设置的第一盖板和第二盖板；所述侧挡板高于所述坩埚侧壁，所述坩埚和所述侧挡板形成一收容空间，所述第一盖板与所述侧挡板连接用于封闭所述收容空间，高于所述侧壁的所述侧挡板上开设有出气孔，所述第一盖板上设有进气孔，所述进气孔与所述进气管连接，所述进气孔用于向所述收容空间通入气体，所述第二盖板设于所述收容空间内，所述第二盖板包括排气区和阻挡区，所述排气区内设有多个排气孔，所述进气孔在所述坩埚底面的正投影位于所述阻挡区在所述坩埚底面的正投影内。

本实用新型第一方面提供的一种铸锭炉的排杂机构，通过在收容空间内设置第二盖板，因此从进气管通入的惰性气体会被阻挡区阻挡，可有效地避免惰性气体直接吹打在坩埚内硅液的表面上。最终减少硅锭表面的杂质，提高硅锭的质量。并且产生的杂质气体可从排气区内的排气孔排出，避免了惰性气体将杂质气体反吹到硅液内，进一步提高硅锭的质量。

其中，所述第二盖板在所述坩埚底面的正投影的面积小于所述坩埚底面的面积。

其中，所述排气区的面积占所述第二盖板面积的30％-50％。

其中，当所述第二盖板高于所述坩埚的侧壁时，所述出气孔设置于所述第一盖板和所述第二盖板之间的所述侧挡板上。

其中，所述第一盖板和所述第二盖板之间的垂直距离为1-20cm。

其中，所述第二盖板与所述坩埚底部的距离为所述坩埚侧壁高度的2/3-4/3。

其中，所述第二盖板与所述坩埚侧壁的垂直距离为1-10cm。

其中，所述排气孔的直径为5-20mm。

其中，所述进气孔的直径为90-120mm。

本实用新型第二方面提供了一种铸锭炉，包括本实用新型第一方面提供的排杂机构。

本实用新型第二方面提供的一种铸锭炉，通过采用本实用新型第一方面提供的排杂机构，可有效地避免惰性气体直接吹打在坩埚内硅液的表面上，使硅锭表面的杂质增多，影响硅锭的质量。同时也避免了惰性气体将杂质气体反吹到硅液内，再次影响硅锭的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图进行说明。

图1为本实用新型实施例中排杂机构的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例中排杂机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中第一盖板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中第二盖板的结构示意图；

图5为采用传统排杂机构制备的硅锭的IR图；

图6为采用本申请实施例提供的排杂机构制备的硅锭的IR图。

附图标记：

坩埚-1，侧挡板-2，出气孔-21，进气管-3，第一盖板-4，进气孔-41，第二盖板-5，阻挡区-51，观察孔-511，测试孔-512，排气区-52，排气孔-521，连接件-6，底板-7，硅液-8。

具体实施方式

以下是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

请参考图1-图4，本实用新型实施例提供的一种铸锭炉的排杂机构，包括坩埚1、设于所述坩埚1侧壁外侧的侧挡板2、以及包括进气管3、相互间隔设置的第一盖板4和第二盖板5；所述侧挡板2的高度大于所述坩埚1侧壁的高度，所述坩埚1和所述侧挡板2形成一收容空间，所述第一盖板4与所述侧挡板2连接用于封闭所述收容空间，且高于所述侧壁的所述侧挡板2上开设有出气孔21，所述第一盖板4上设有进气孔41，所述进气孔41与所述进气管3连接，所述进气孔41用于向所述收容空间通入气体，所述第二盖板5设于所述收容空间内，所述第二盖板5包括排气区52和阻挡区51，所述排气区52内设有多个排气孔521，所述进气孔41在所述坩埚1底面的正投影位于所述阻挡区51在所述坩埚1底面的正投影内。

优选地，本实用新型还设有一底板7，所述坩埚1和所述侧挡板2位于所述底板7之上，坩埚1、底板7和侧挡板2可形成具有一个开口端的收容空间，而当第一盖板4与所述侧挡板2连接时可将开口端进行封闭，阻挡外界环境对收容空间内的影响。本实用新型第二盖板5的阻挡区51与进气孔41对应设置且阻挡区51的面积比进气孔41的面积大，因此当进气管3中的惰性气体通过进气孔41进入到收容空间时，会被阻挡区51遮挡，不会直接吹打在坩埚1内硅液8的表面上，因此可有效避免产品硅锭表面的杂质增多，影响硅锭的质量。而坩埚1内硅液8在生产时产生的杂质气体亦不会从阻挡区51排出，而会沿着阻挡区51向两侧移动，从排气区52内的排气孔521中(如图1和图2中箭头所示)。上述设置将通入的惰性气体和排出的杂质气体分开，可有效地惰性气体将杂质气体反吹到硅液8内，再次影响硅锭的质量。同时由于杂质气体从排气孔521中排出，而其他区域被第二盖板5的板材所阻挡，外界的杂质气体也无法进入到硅液8内，进一步提高了规定的质量。

本实用新型优选实施方式中，所述第一盖板4设于所述侧挡板2上。本实用新型优选实施方式中，所述侧挡板2上设有凹槽，所述第一盖板4设于所述凹槽内。本实用新型中第一盖板4可直接设于所述侧挡板2之上。或者所述侧挡板2内设有凹槽，第一盖板4直接插入所述凹槽内与侧挡板2连接。

请参考图2，本实用新型优选实施方式中，第二盖板5具有多种连接方式，第二盖板5可与第一盖板4间隔设置连接，第二盖板5可与侧挡板2连接，第二盖板5也可以与坩埚1相连接。优选地，本实用新型通过连接件6使第一盖板4与第二盖板5间隔设置连接。

本实用新型优选实施方式中，所述第二盖板5在所述坩埚1底面的正投影的面积小于所述坩埚1底面的面积。上述设置方式可使第二盖板5的宽度变窄，第二盖板5一侧或两侧具有缝隙或孔洞，也可作为排气孔521使杂质气体排出，减少了设备成本。

本实用新型优选实施方式中，所述排气区52的面积占所述第二盖板5面积的30％-50％。本实用新型中阻挡区51需阻挡通入的惰性气体，需占第二盖板5较大的面积，而排气区52主要起排杂质气体的作用，因此排气区52的面积应不大于阻挡区51的面积。优选地，排气区52的面积占所述所述第二盖板5面积的35％-45％。更优选地，排气区52的面积占所述所述第二盖板5面积的40％-42％。

本实用新型优选实施方式中，当所述第二盖板5高于所述坩埚1的侧壁时，位于所述第一盖板4和所述第二盖板5之间的所述侧挡板2上设有出气孔21。当所述第二盖板5不高于所述坩埚1的侧壁时，高于所述侧壁的所述侧挡板2上开设有出气孔21。本实用新型出气孔21的高度要高于第二盖板5的高度，才可保证从第二盖板5中的排气孔521排出的气体从出气孔21出气。而本实用新型第二盖板5的位置具有多种情况，因此当第二盖板5处于不同位置时，出气孔21的位置也需相应地进行改变。例如：当第二盖板5高于所述坩埚1的侧壁时，即第二盖板5位于坩埚1之上时，位于所述第一盖板4和所述第二盖板5之间的所述侧挡板2上设有出气孔21。但所述第二盖板5不高于所述坩埚1的侧壁时，即第二盖板5位于坩埚1侧壁的顶端，使坩埚1侧壁的顶端与第二盖板5位于同一水平线，或者第二盖板5处于坩埚1内部，此时只要在高于所述侧壁的所述侧挡板2上开设有出气孔21即可。

本实用新型优选实施方式中，所述第一盖板4和所述第二盖板5之间的垂直距离为1-20cm。第一盖板4与第二盖板5之间的垂直距离过小时第二盖板5的阻挡区51承受的冲击力过大，会减少第二盖板5的寿命。而当第一盖板4与第二盖板5之间的垂直距离过大时，会增加排杂机构的高度，使排杂机构距离铸锭炉内其他的机构更近，并且高度的增加也会带来成本的增加。因此需要一个合适的范围。优选地，所述第一盖板4和所述第二盖板5之间的垂直距离为5-15cm。更优选地，所述第一盖板4和所述第二盖板5之间的垂直距离为8-12cm。

本实用新型优选实施方式中，所述第二盖板5与所述坩埚1底部的距离为所述坩埚1侧壁高度的2/3-4/3。当第二盖板5位于坩埚1内时，不能离坩埚1底部过近。与坩埚1底部的距离过小，会减少硅液8的装入量。而当第二坩埚1位于坩埚1之上时，也不能过高，同样会增加设备成本。

本实用新型优选实施方式中，所述第二盖板5与所述坩埚1侧壁的垂直距离为1-10cm。优选地，所述第二盖板5与所述坩埚1侧壁的垂直距离为2-8cm。更优选地，所述第二盖板5与所述坩埚1侧壁的垂直距离为4-6cm。

本实用新型优选实施方式中，所述排气孔521的直径为5-20mm。优选地，所述排气孔521的直径为8-15mm。更优选地，所述排气孔521的直径为10-12mm。

本实用新型优选实施方式中，所述进气孔41的直径为90-120mm。优选地，所述进气孔41的直径为95-115mm。更优选地，所述进气孔41的直径为100-110mm。

本实用新型优选实施方式中，所述阻挡区51内设有观察孔511和测试孔512。所述观察孔511用于观察坩埚1内硅液8或硅锭的情况，所述测试孔512用于插入石英棒已检测制备过程中坩埚1内的情况。

请参考图5-图6，图5为采用传统排杂机构制备的硅锭的IR图。图6为采用本申请实施例提供的排杂机构制备的硅锭的IR图。从图5中可以很明显的看到，硅锭的上部区域存在较多的可见杂质，硅锭的质量很差。而图6中硅锭几乎无杂质，硅锭的质量得到了极大的提升。

本实用新型实施例提供的一种铸锭炉，包括本实用新型实施例提供的排杂机构。

本实用新型实施例提供的一种铸锭炉，通过采用本实用新型实施例提供的排杂机构，可有效地避免惰性气体直接吹打在坩埚1内硅液8的表面上，使硅锭表面的杂质增多，影响硅锭的质量。同时也避免了惰性气体将杂质气体反吹到硅液8内，再次影响硅锭的质量。

以上对本实用新型实施方式所提供的内容进行了详细介绍，本文对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述与说明，以上说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。