专利名称：一种实现多晶硅铸锭炉冷却的方法及冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种实现多晶硅铸锭炉冷却的方法及冷却装置。
背景技术：
现有技术中太阳能电池板主要采用多晶硅制成，然而多晶硅的制作过程是首先在铸锭炉内将多晶硅原料加热熔化，然后对坩埚内多晶硅原料进行降温、冷却凝固形成多晶硅锭。上述技术中生产多晶硅锭，主要包括以下几个阶段熔化、定向结晶、退火、冷却。多晶硅锭的生长过程中冷却最为重要，多采用通过调节加热器的功率，调节底部热交换台的接触距离进行降温，以便控制硅锭生长速度和生长方向。·
还用通过设置循环盘管制冷装置于坩埚底部，当坩埚加热结束后，通过启动制冷装置循环冷媒主动将坩埚底部开始冷却。上述制冷方式中都无法控制坩埚的冷却位置，也无法控制坩埚内多晶硅的生长方向，跟不能控制多晶硅的均匀度，生产出来的多晶硅锭品质差，废料多，生产率低。现有铸锭炉如图I所示，申请号为=201010176628. 9的中国专利，具体公开的是双腔体隔热笼的晶硅铸锭炉。然而一种设有隔温装置的多晶硅铸锭炉的冷却方法及冷却装置尚未见报导。
发明内容
为解决现有的技术问题，本发明的目的是提供一种能广出闻品质多晶娃淀的实现多晶硅铸锭炉冷却的方法及冷却装置。为实现上述目的本发明采用的技术方案是一种实现多晶硅铸锭炉冷却的方法，基于现有结构的铸锭炉，将铸锭炉内的隔热笼结构进行改进；第一步，首先在铸锭炉的隔热笼内增加一隔温装置，将隔热笼内形成两个封闭的
腔室；第二步，然后在其中上腔室内设有上加热器、坩埚和下加热器，通过关闭隔温装置，启动上加热器和下加热器同时加热，使坩埚内的硅料熔化；第三步，在隔温装置下方设有换热装置；第四步，控制隔温装置开口的大小来控制冷气量，控制晶硅均匀生长。上述第一步中的隔温装置为两个或两个以上的隔温门，将各个隔温门层叠设置。上述第一步中隔温装置为两层隔温门时，将第一层隔温门设置为全封闭隔温门，将第二层隔温门设置为中部开口的隔温门；上述第一步中隔温装置根据熔化后原料对降温均匀度的要求，将隔温门设置为N层门；第一层门是全封闭的，将第二层 第N层隔温门设成中部开口 ；当隔温门为N层时，设置第N层隔温门上的开口度大于第N-I隔温门上的开口度；其中NS 3，N为整数。将所述第一层隔温门打开后，其余隔温门的中部开口处贯穿形成倒金字塔形状。
一种实现多晶硅铸锭炉冷却的装置，基于现有结构的铸锭炉所述铸锭炉的隔热笼内设置有隔热门，将隔热笼分隔为上、下腔室；所述上腔室为加热室，其内容置有加热组件和坩埚，用于熔化原料；所述下腔室为制冷室，其内容置有制冷组件，用于对坩埚内的熔化原料均匀降温，以便实现晶硅均匀生长。所述上腔室内设有定向温度传导装置，将上腔室分为上、下两个部分；所述上部分设置有上加热器和坩埚，下部分设置有下加热器。所述隔热门为两层叠加的隔温门，其中第一层隔热门为封闭隔热门；第二层隔热门为中部开口隔热门；
所述各层隔热门贯穿隔热笼侧壁与驱动电机连接，通过驱动电机驱动门板与隔热笼侧壁滑动配合连接，实现隔热门的开/合；当打开第一层隔热门时，第二层隔热门中部开口流过冷空气；根据降温速度及降温均匀度的要求，通过打开第二层隔热门使中部开口更大来控制冷却气体的传入量，最终控制冷却速度，控制结晶。所述隔热门设置为N层隔热门；第一层隔热门为封闭隔热门，其他隔热门设为中部开口 ；当隔热门为第N层时，设置第N层隔热门上的开口度大于第N-I隔热门上的开口度；其中N兰3，N为整数。所述每个隔热门尾端与隔热笼侧壁上设有的卡槽对接，所述隔热门的材质为固化碳纤维；所述开口为正方形、长方形开口。本发明的优点是I、本发明制冷方法是将铸锭炉加设有隔温装置，该方法新颖巧妙有效将炉内冷热分隔开，控制上下温度梯度。2、本发明制冷方法中可以设置成N层隔温门，该倒金字塔结构可以更准确控制导入气体量和冷却位置，使降温速度和降温位置可控。
图I是本发明基于的现有铸锭炉结构图。图2是本发明的整体结构示意图。图3是本发明的隔温门结构示意图。图4是本发明的隔温门中部开口结构示意图。图5是本发明的多个隔温门中部开口结构示意图。图6是本发明的多层门叠放结构示意图。
具体实施例方式如附1-6所示，一种实现多晶硅铸锭炉冷却的方法，基于现有结构的铸锭炉，将铸锭炉内的隔热笼7结构进行改进；第一步，首先在铸锭炉的隔热笼7内增加一隔温装置4，将隔热笼7内形成两个封闭的腔室；第二步，然后在其中上腔室内设有上加热器I、坩埚2和下加热器6，通过关闭隔温装置4，启动上加热器I和下加热器6同时加热，使坩埚2内的硅料熔化；第三步，在隔温装置4下方设有换热装置5 ;第四步，控制隔温装置4开口的大小来控制冷气量，控制晶硅均匀生长。所述换热装置5采用水冷换热盘。所述隔温装置4采用多个隔温门。上述第一步中的隔温装置4为两个或两个以上的隔温门，将各个隔温门层叠设置。上述第一步中隔温装置4为两层隔温门时，将第一层隔温门设置为全封闭隔温门，将第二层隔温门设置为中部开口的隔温门；上述第一步中隔温装置4根据熔化后原料对降温均匀度的要求，将隔温门设 置为N层门；第一层门是全封闭的，将第二层 第N层隔温门设成中部开口；当隔温门为N层时，设置第N层隔温门上的开口度大于第N-1隔温门上的开口度；其中N ^ 3，N为整数。将所述第一层隔温门打开后，其余隔温门的中部开口处贯穿形成倒金字塔形状。一种实现多晶硅铸锭炉冷却的冷却装置，基于现有结构的铸锭炉，所述铸锭炉的隔热笼7内设置有隔热门，将隔热笼7分隔为上、下腔室；所述上腔室为加热室，其内容置有加热组件和坩埚2，用于熔化原料，所述加热组件为上、下加热器1、6。所述下腔室为制冷室，其内容置有制冷组件，用于对坩埚2内的熔化原料均匀降温，所述制冷组件为水冷换热盘，以便实现晶硅均匀生长。所述上腔室内设有定向温度传导装置3，将上腔室分为上、下两个部分；所述上部分设置有上加热器I和坩埚2，下部分设置有下加热器6。所述定向温度传导装置3为现有产品，如采用定向送风的风扇，定向送风的风机，定向送风的风道等。所述隔热门为两层叠加的隔温门，其中第一层隔热门为封闭隔热门；第二层隔热门为中部开口隔热门；所述各层隔热门贯穿隔热笼7侧壁与驱动电机连接，通过驱动电机驱动门板与隔热笼7侧壁滑动配合连接，实现隔热门的开/合；当打开第一层隔热门时，第二层隔热门中部开口流过冷空气；根据降温速度及降温均匀度的要求，通过打开第二层隔热门使中部开口更大来控制冷却气体的传入量，最终控制冷却速度，控制结晶。所述隔热门设置为N层隔热门；第一层隔热门为封闭隔热门，其他隔热门设为中部开口 ；当隔热门为第N层时，设置第N层隔热门上的开口度大于第N-I隔热门上的开口度；其中N兰3，N为整数。所述每个隔热门尾端与隔热笼7侧壁上设有的卡槽对接，所述隔热门的材质为固化碳纤维；所述开口为正方形、长方形开口。操作过程为通过控制上、下加热器6的功率，打开隔热门，连通水冷换热盘，使硅料下温度下降形成温度梯度，并通过改变隔热门的开口大小来控制换气量的大小，进而控制晶体生长的速度。打开第一层隔热门，实现第二层隔热门中部开口贯通，使冷却气体导入进行换热；还可根据降温速度及降温均匀度的要求，通过再打开第二层隔温门使中部开口最大来控制冷却气体的传入量，最终控制坩埚2内均匀生长晶硅锭。实施例采用现有多晶硅铸锭炉，熔炼450kg多晶硅铸锭，历经52小时，毛锭成品率66% ；采用本发明制冷装置后生长晶硅后，同样熔炼450kg多晶硅铸锭，历经46小时，毛锭成品率72%。
权利要求
1.一种实现多晶硅铸锭炉冷却的方法，基于现有结构的铸锭炉，其特征在于 将铸锭炉内的隔热笼结构进行改进； 第一步，首先在铸锭炉的隔热笼内增加一隔温装置，将隔热笼内形成两个封闭的腔室; 第二步，然后在其中上腔室内设有上加热器、坩埚和下加热器，通过关闭隔温装置，启动上加热器和下加热器同时加热，使坩埚内的硅料熔化； 第三步，在隔温装置下方设有换热装置； 第四步，控制隔温装置开口的大小来控制冷气量，控制晶硅均匀生长。
2.按权利要求I所述的方法，其特征在于 上述第一步中的隔温装置为两个或两个以上的隔温门，将各个隔温门层叠设置。
3.按权利要求I所述的方法，其特征在于 上述第一步中隔温装置为两层隔温门时，将第一层隔温门设置为全封闭隔温门，将第二层隔温门设置为中部开口的隔温门。
4.按权利要求I所述的方法，其特征在于 上述第一步中隔温装置根据熔化后原料对降温均匀度的要求，将隔温门设置为N层门；第一层门是全封闭的，将第二层 第N层隔温门设成中部开口 ； 当隔温门为N层时，设置第N层隔温门上的开口度大于第N-1隔温门上的开口度； 其中N兰3，N为整数。
5.按权利要求I所述的方法，其特征在于 将所述第一层隔温门打开后，其余隔温门的中部开口处贯穿形成倒金字塔形状。
6.一种实现多晶硅铸锭炉冷却的冷却装置，基于现有结构的铸锭炉，其特征在于 所述铸锭炉的隔热笼内设置有隔热门，将隔热笼分隔为上、下腔室； 所述上腔室为加热室，其内容置有加热组件和坩埚，用于熔化原料； 所述下腔室为制冷室，其内容置有制冷组件，用于对坩埚内的熔化原料均匀降温，以便实现晶硅均匀生长。
7.按权利要求6所述的冷却装置，其特征在于 所述上腔室内设有定向温度传导装置，将上腔室分为上、下两个部分； 所述上部分设置有上加热器和坩埚，下部分设置有下加热器。
8.按权利要求6所述的冷却装置，其特征在于 所述隔热门为两层叠加的隔温门，其中第一层隔热门为封闭隔热门；第二层隔热门为中部开口隔热门； 所述各层隔热门贯穿隔热笼侧壁与驱动电机连接，通过驱动电机驱动门板与隔热笼侧壁滑动配合连接，实现隔热门的开/合； 当打开第一层隔热门时，第二层隔热门中部开口流过冷空气；根据降温速度及降温均匀度的要求，通过打开第二层隔热门使中部开口更大来控制冷却气体的传入量，最终控制冷却速度，控制结晶。
9.按权利要求6所述的冷却装置，其特征在于 所述隔热门设置为N层隔热门；第一层隔热门为封闭隔热门，其他隔热门设为中部开Π ；当隔热门为第N层时，设置第N层隔热门上的开口度大于第N-I隔热门上的开口度； 其中N兰3，N为整数。
10.按权利要求6所述的冷却装置，其特征在于 所述每个隔热门尾端与隔热笼侧壁上设有的卡槽对接，所述隔热门的材质为固化碳纤维；所述开口为正方形、长方形开口。
全文摘要
本发明公开一种实现多晶硅铸锭炉冷却的方法，基于现有结构的铸锭炉，将铸锭炉内的隔热笼结构进行改进；第一步，首先在铸锭炉的隔热笼内增加一隔温装置，将隔热笼内形成两个封闭的腔室；第二步，然后在其中上腔室内设有上加热器、坩埚和下加热器，通过关闭隔温装置，启动上加热器和下加热器同时加热，使坩埚内的硅料熔化；第三步，在隔温装置下方设有换热装置；第四步，控制隔温装置开口的大小来控制冷气量，控制晶硅均匀生长。该冷却方法通过隔热门，巧妙地将炉内冷热分隔开；该方法通过控制上下加热器的功率，形成上下温度梯度，通过打开隔热门的每层可以控制开口的大小来控制通气量，控制冷却速度；该方法结构简单，操作方便。
文档编号C30B28/06GK102912412SQ20121017733
公开日2013年2月6日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者樊海艳 申请人:沈阳森之洋光伏科技有限公司