专利名称：控制高温结晶炉内熔硅结晶速度的水冷却装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工业高温炉的循环水冷却技术领域，特别是涉及一种控制高温结晶炉内熔硅结晶速度的水冷却装置。
背景技术：
多晶硅锭是生产多晶硅太阳能电池的基本原料，结晶炉是被广泛用来生产多晶硅锭的工业高温炉，如英国制造的CRYSTALOX工业高温炉就是被广泛用来生产多晶硅锭的。多晶硅锭是由硅物料熔化后再经冷却结晶获得的，硅物料放置在坩埚内，坩埚位于炉内下部的托架上，炉内工作温度可达1500-1600℃，一个生产周期在48小时以上，在高温炉内设有一个循环水冷却装置，该装置一方面可保护炉体等相关部件；另一方面则在坩埚和托架部位建立一个温度场，可控制坩埚内的熔硅凝固结晶冷却过程，使其沿垂直的方向并以稳定的速度进行，以保障生成的硅锭具有良好的晶体结构和性能，而由该硅锭为原料制成的太阳能电池则有较高的光电转换效率。
目前普遍使用的高温结晶炉中都只设置了一个单循环的水冷却装置，它主要由冷却塔1、水箱2、冷却水分配器4、泵3和冷却连接管8构成，所述冷却塔1、水箱2和泵3之间由冷却连接管8相连接，所述分配器4的输入接口402经冷却连接管8与泵3相接、其两个输出接口404、406和回水接口403、405上分别设有能与高温结晶炉7和坩埚托架5相接的冷却连接管8；分配器4上的回水出口401与冷却塔1之间由冷却连接管8相连接，并形成一个冷却水循环装置。通过冷却连接管将冷却水输送到高温炉机器坩埚托架内；冷却水的进水温度允许设在露点温度至35℃之间的范围内，受到大气温度的影响。一旦设定后，循环水进水温度波动幅度是在设定温度的+/-2℃之间，而在坩埚内的熔硅凝固结晶冷却过程中，要求进水温度的波动幅度在+/-1℃之间。要调节传统高温结晶炉中进入坩埚托架内的冷却水温度时，则需要对整个循环冷却装置的水温进行调节，这不仅时间缓慢，而且要多消耗能量，由于其温度的可调控性和稳定性较差，导致多晶硅锭的产品结构和质量受到明显影响。
发明内容
本实用新型的目的是为了提供一种控制高温结晶炉内熔硅结晶速度的水冷却装置，它与现有技术相比，它能单独对坩埚和托架部位的温度进行调节，从而可控制坩埚内的熔硅凝固结晶冷却过程，使其沿垂直的方向并以稳定的速度进行。
本实用新型的目的是采用这样的技术方案解决的它包括单循环水冷却装置和制冷机构，所述单循环水冷却装置由冷却塔、水箱、冷却水分配器、泵和冷却连接管构成，所述冷却水分配器的输出接口和回水接口上设有能与高温结晶炉相连接的冷却连接管，其特征在于所述制冷机构的冷却连接管能够单独与坩埚托架相连通。
所述制冷机构由相连的冷凝器、换热器、压缩机、泵和冷却连接管构成，在冷却连接管路上设有流量调节器和水箱，水箱内设有温度计。由于本实用新型采用了制冷机构单独与坩埚托架相配合的结构，因而它能对坩埚和托架部位的温度进行调节，并能在坩埚和托架部位建立稳定的温度场，而且其结构简单、设计合理、使用方便、并具有降低能耗和提高多晶硅锭品质的效果。
图1为公知高温结晶炉中水冷却装置的结构示意图图2本实用新型的结构示意图具体实施方式
参照图2本实用新型包括单循环水冷却装置和制冷机构，所述单循环水冷却装置由冷却塔1、水箱2、冷却水分配器4、泵3和冷却连接管8构成，所述冷却水分配器4的输出接口404和回水接口403上设有能与高温结晶炉7相连接的冷却连接管8，所述制冷机构的冷却连接管8能够单独与坩埚托架5相连通；所述制冷机构由相连的冷凝器16、换热器13、压缩机15、泵3、水箱9、流量调节器12和冷却连接管8构成，在冷却连接管8管路上设有流量调节器12和水箱9，水箱9内设有温度计10，由此来掌握制冷机构的工作状态；上述各用电器件的电路连接是采用公知的电学方式相接，在此不作赘述。
本实用新型使用时，先将冷却水的温度设定在所要求的数值上，以此控制制冷机构的工作状态，当单循环水冷却装置的制冷机构工作时，单循环水冷却装置主要是为高温结晶炉7提供冷却水，以使其降温，而制冷机构工作时，冷却水在冷却连接管中流动，在达到设定温度值时，泵3工作，将水箱9内的冷却水输入到坩埚托架5内，冷却水的流量可通过流量控制器12调节，通过设定不同的制冷温度和调节流量调节器12，可以改变冷却水的温度，由此而改变坩埚6内熔化硅的凝固结晶均质冷却塔1速度，经坩埚托架5流出的冷却水能被输送至换热器13降温，并经流量控制器12返回到水箱9，从而完成冷却水流动的循环，以此方式进行工作，使实际进入坩埚托架5的冷却水温度波动稳定在+/-1℃之间，从而为生产高品质的多晶硅锭创造了有利条件。
权利要求1.一种控制高温结晶炉内熔硅结晶速度的水冷却装置，它包括单循环水冷却装置和制冷机构，所述单循环水冷却装置由冷却塔(1)、水箱(2)、冷却水分配器(4)、泵(3)和冷却连接管(8)构成，所述冷却水分配器(4)的输出接口(404)和回水接口(403)上设有能与高温结晶炉(7)相连接的冷却连接管(8)，其特征在于所述制冷机构的冷却连接管(8)与坩埚托架(5)相连。
2.如权利要求1所述的控制高温结晶炉内熔硅结晶速度的水冷却装置，其特征在于所述的制冷机构由相连的冷凝器(16)、换热器(13)、压缩机(15)、泵(3)、水箱(9)、流量调节器(12)和冷却连接管(8)构成。
3.如权利要求1所述的控制高温结晶炉内熔硅结晶速度的水冷却装置，其特征在于所述的水箱(9)内设有温度计(10)。
专利摘要本实用新型属于工业高温炉的循环水冷却技术领域，特别是涉及一种控制高温结晶炉内熔硅结晶速度的水冷却装置；它包括单循环水冷却装置和制冷机构，所述单循环水冷却装置由冷却塔、水箱、冷却水分配器、泵和冷却连接管构成，所述冷却水分配器的输出接口和回水接口上设有能与高温结晶炉相连接的冷却连接管，其特征在于所述制冷机构的冷却连接管与坩埚托架相连通。本实用新型能对坩埚和托架部位的温度进行调节，并能在坩埚和托架部位建立稳定的温度场，而且其结构简单、设计合理、使用方便、并具有降低能耗和提高多晶硅锭品质的效果。
文档编号C30B9/00GK2592657SQ02217259
公开日2003年12月17日 申请日期2002年4月29日 优先权日2002年4月29日
发明者昌金铭, 唐骏, 吴建荣 申请人:中国科技开发院浙江分院