技术领域
本发明涉及多晶硅领域,特别是涉及一种多晶硅铸锭炉用坩埚组件。
背景技术:
在现有使用的多晶硅铸锭炉中,用于支撑石英坩埚的石墨坩埚都是由一块底板和四块侧板构成,当发生硅液溢流时,硅液在平坦的石墨坩埚底板上四处流动,从而不能及时发现,延长了事故的报警时间。
另外,目前在太阳能行业多晶硅锭的生产过程中,采用的是定向凝固法提纯硅锭的生产工艺,所采用的设备称多晶铸锭炉;在生产多晶硅锭时,需要把硅料加热至上1420℃以上使其熔化,然后进行定向凝固。生产过程中,硅料是盛装在高纯石英坩埚内加热熔化的,由于石英坩埚在1300℃左右开始软化,在石英坩埚的外面一般采用石墨坩埚来承托,同时也因为硅料和石墨直接接触会发生反应,所以不能直接使用石墨坩埚承载硅料。为了保证多晶硅锭的质量,石英坩埚内表面通常采用Si涂层处理。在化料及定向凝固过程中,需要通入0.6kgf/cm2压力的高纯氢气,以带走硅料内杂质并减少硅蒸气的对热场的污染。
目前常用的石英坩埚尺寸为880mm×880mm×420mm,外面采用厚度约25.4mm石墨坩埚承重。由于在生产过程中,首先使石英坩埚内硅料完全熔化,然后让熔化的硅料从底部往上定向凝固,最理想的效果是让硅料从坩埚底部开始同步凝固,使成晶面在同一平面上,这样多晶硅锭成晶率高。
目前多晶硅锭生产中存在的普遍问题是:在定向凝固过程中,硅料在坩埚四侧和四角冷却得快,坩埚中心冷却得慢,这严重影响了多晶硅锭的成晶率,其原因就在于石墨坩埚底部和四周冷却速度不一致,外侧冷却得快,底部冷却得慢,所以不能实现外侧和中心同步定向凝固。
技术实现要素:
本发明主要解决的技术问题是提供一种多晶硅铸锭炉用坩埚组件,能够在硅液从石英坩埚任何裂缝处溢出时,及时引导硅液的流向,还能有效地提高多晶硅铸锭炉多晶硅锭成晶率和内在品质。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种多晶硅铸锭炉用坩埚组件,包括:石英坩埚和设置在石英坩埚外侧的石墨坩埚,所述石墨坩埚包括底板和底板四周的侧板,所述底板具有网状结构,所述石墨坩埚外侧下部设有保温层,所述保温层外侧设置有薄板。
在本发明一个较佳实施例中,所述网状结构至少为两层。
在本发明一个较佳实施例中,所述网状结构的构造是蜂窝型。
在本发明一个较佳实施例中,所述保温层上设置有槽或孔。
在本发明一个较佳实施例中,所述槽或孔为外高内低的斜槽或斜孔。
在本发明一个较佳实施例中,所述薄板上设置有与保温层上的槽或孔位置对应、形状一致的孔。
在本发明一个较佳实施例中,所述槽或孔为横向的长槽或长孔。
在本发明一个较佳实施例中,所述保温层和薄板通过螺栓固定在石墨坩埚侧板上。
本发明的有益效果是:本发明揭示的多晶硅铸锭炉用坩埚组件,能够在硅液从石英坩埚任何裂缝处溢出时,及时引导硅液的流向,从而能及时报警,另外通过增强石墨坩埚下部保温效果,还能有效地提高多晶硅铸锭炉多晶硅锭成晶率和内在品质,结构设计合理。
附图说明
图1是本发明多晶硅铸锭炉用坩埚组件的一较佳实施例的结构示意图;
图2是所示底板的结构示意图;
附图中各部件的标记如下:1、侧板,2、石英坩埚,3、发热体,4、孔,5、薄板,6、保温层,7、底板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2,本发明实施例包括:
一种多晶硅铸锭炉用坩埚组件,包括:石英坩埚2和设置在石英坩埚外侧的石墨坩埚,所述石墨坩埚包括底板7和底板四周的侧板1,所述底板7具有网状结构,所述石墨坩埚外侧下部设有保温层6,所述保温层6外侧设置有薄板5。
所述底板7具有网状结构。当石墨坩埚所支撑的石英坩埚2出现裂缝时,不论裂缝出现在石英坩埚2的任何位置,由于重力的作用,溢出的硅液体都流向底板7,此时由于底板7上具有网状结构,所以底板7在整个平面上都具有空隙,那么当溢出的硅液流向底板7时,就能够及时地从网状结构中的空隙流下,从而能够及时流向设置在底板7下方的报警装置,及时报警,防比事故的扩大。
所述底板7采用的网状结构为多层,不仅能够保证底板7的强度,而且能够方便对石英坩埚2进行加热。
所述底板7的网状结构的构造是蜂窝形,这样能够增强底板的强度,也方便对石英坩埚2进行加热。
所述石墨坩埚外侧的上部设置有发热体3,用来给硅结晶提供高温,所述石墨坩埚外侧的下部设置有保温层6,所述保温层6可采用固化炭毡(固化石墨毡)、石墨毡或其它保温材料制成,它对石墨坩埚侧面和四角均起到保温作用,使硅料四侧及四角和中心尽量一致地同步定向凝固,从而提高多晶硅锭的成晶率和内在品质。在发明中,根据设计要求,所述的保温层6还可以设置在石墨坩埚外侧的其它部分,乃至外侧的全部。
为使发热体3产生的热量能够通过保温层6对坩埚充分加热,保温层6上设置有槽或孔4,所述的槽或孔4为外高内低的斜槽或斜孔,从而与发热体热辐射传播的方向一致。
为了减少工业气体对保温毡的冲刷,提高其使用寿命,本发明在保温层6外侧设置有炭复合材料、石墨或其它材质制作的薄板5,所述薄板5上也应设置有与保温层6上的槽或孔4位置对应、形状一致的孔。所述的槽或孔4为横向的长槽或长孔。
所述保温层6和薄板5通过螺栓固定在石墨坩埚侧板1上,使得保温层6和薄板5更加稳定,不容易脱落。
本发明揭示的多晶硅铸锭炉用坩埚组件,能够在硅液从石英坩埚2任何裂缝处溢出时,及时引导硅液的流向,从而能及时报警,另外通过增强石墨坩埚下部保温效果,还能有效地提高多晶硅铸锭炉多晶硅锭成晶率和内在品质,结构设计合理。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
1.一种多晶硅铸锭炉用坩埚组件,其特征在于,包括:石英坩埚和设置在石英坩埚外侧的石墨坩埚,所述石墨坩埚包括底板和底板四周的侧板,所述底板具有网状结构,所述石墨坩埚外侧下部设有保温层,所述保温层外侧设置有薄板。
2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉用坩埚组件,其特征在于,所述网状结构至少为两层。
3.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉用坩埚组件,其特征在于,所述网状结构的构造是蜂窝型。
4.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉用坩埚组件,其特征在于,所述保温层上设置有槽或孔。
5.根据权利要求4所述的多晶硅铸锭炉用坩埚组件,其特征在于,所述槽或孔为外高内低的斜槽或斜孔。
6.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉用坩埚组件,其特征在于,所述薄板上设置有与保温层上的槽或孔位置对应、形状一致的孔。
7.根据权利要求6所述的多晶硅铸锭炉用坩埚组件,其特征在于,所述槽或孔为横向的长槽或长孔。
8.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉用坩埚组件,其特征在于,所述保温层和薄板通过螺栓固定在石墨坩埚侧板上。