多晶炉热场装置的制作方法

本实用新型属于多晶硅生产技术领域，更具体地说，是涉及一种多晶炉热场装置。

背景技术：

随着科技的发展，人们对光伏发电元件性能的要求越来越高，这就要求硅片具有更好的性能，高效多晶硅由于其更高的光点转换效率而受到研究者的关注。高效多晶硅与普通多晶硅的区别在于，其具有比较垂直的晶粒结构，且晶粒具有良好的连续性。

在多晶硅生产工艺中，多晶铸锭炉是不可或缺的生产设备，生产中，将达到一定纯度要求的多晶硅装入炉中，按工艺要求加热、熔化、定向长晶、热处理、冷却出炉。多晶硅重熔化长晶的这样一个核心环境，称之为热场。热场不单为多晶硅熔化提供大量的热能，在长晶过和程中又提合理的温度梯度场以得到合乎要求的多晶硅晶体。但是，在目前的生产工艺中，由于热场加热器散发热量不均匀，导致纵向温度梯度较大，多晶硅锭从顶到底质量下降较快，严重降低了晶体硅的品质。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多晶炉热场装置，旨在解决现有技术中存在的热场加热器加热不均匀导致多晶铸锭纵向温度梯度较大的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种多晶炉热场装置，包括：炉体、坩埚、气管、支撑结构、冷却器及加热器，所述坩埚设于所述炉体内部，所述坩埚通过所述支撑结构与所述炉体连接，所述加热器设于所述坩埚上部，所述冷却器设于所述坩埚下部，所述加热器包括若干通过加热片连接结构相互连接呈环状的加热片及若干电极引脚，所述电极引脚与所述加热片的上部连接，所述加热片为矩形加热片，所述加热片上设有若干气孔。

进一步地，所述气孔均匀且对称的设于所述加热片上。

进一步地，所述气孔呈矩形阵列状分布。

进一步地，所述加热片连接结构包括分别设于所述加热片两侧的连接板组及连接相邻连接板组的连接件，所述连接板组及所述连接件上均设有相互对应的连接孔。

进一步地，每个所述连接板组均包括至少一个连接板，所述连接板上设有至少一个连接孔，所述连接件为多节折弯板。

进一步地，所述连接板的板面与所述加热片的板面平行。

进一步地，每个所述连接板组均具有两个沿与所述加热片板面垂直的方向分布的所述连接板。

进一步地，所述冷却器为循环水冷式冷却器。

进一步地，所述冷却器包括冷却底座、冷却水管及精细控制器，所述底座内部设有冷却管道，所述冷却管道与所述冷却水管连通，所述精细控制器与所述冷却水管连接。

进一步地，所述气管包括设于所述炉体上部的进气管及设于所述炉体侧面的排气管。

本实用新型提供的多晶炉热场装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型多晶炉热场装置通过设置矩形片状的加热片，使得加热器的结构对称，发热均匀，纵向温度梯度较小，在晶体生长的过程中，生长速度、缺陷密度、退货效果等参数均有大幅改善，能够有效提高多晶铸锭质量的均匀性；并且，通过设置气孔，能够有效增加气体流通效率，进一步改善多晶铸锭质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的多晶炉热场装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所采用的加热器的结构示意图；

图3为图2中加热片及连接板的装配结构示意图；

图4为图2中加热片、连接板及连接件的装配结构俯视图。

图中：1、炉体；2、坩埚；3、气管；31、进气管；32、排气管；4、支撑结构；6、加热器；61、热片连接结构；611、连接件；612、连接板；62、加热片；63、电极引脚；64、气孔；7、冷却器；71、冷却底座。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1，现对本实用新型提供的多晶炉热场装置进行说明。所述多晶炉热场装置，包括炉体1、坩埚2、气管3、支撑结构4、冷却器7及加热器6，坩埚2设于炉体1内部，坩埚2通过支撑结构4与炉体1连接，加热器6设于坩埚2上部，冷却器7设于坩埚2下部，加热器6包括若干通过加热片连接结构61相互连接呈环状的加热片62及若干电极引脚63，电极引脚63与加热片62的上部连接，加热片62为矩形加热片，加热片上设有若干气孔64。

本实用新型提供的多晶炉热场装置，与现有技术相比，通过设置矩形片状的加热片62，使得加热器6的结构对称，发热均匀，温度控制精确，纵向温度梯度较小，在晶体生长的过程中，生长速度、缺陷密度、退货效果等参数均有大幅改善，能够有效提高多晶铸锭质量的均匀性；并且，由于生长过程会从炉体1上部通气，需要通过气体流动将气化的杂质迅速带离熔融桂的上表面，通过设置气孔64，气流能从坩埚的两侧被迅速排出，防止带有杂质的气体停滞于坩埚上部进而影响晶体生长质量，能够有效增加气体流通效率，进一步改善多晶铸锭质量。

需要注意的是，气孔64不仅能够排气，还能够帮助提高加热效率，降低能耗。

进一步地，请一并参阅图2及图3，作为本实用新型提供的多晶炉热场装置的一种具体实施方式，气孔64均匀且对称的设于加热片62上。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本实用新型提供的多晶炉热场装置的一种具体实施方式，气孔64呈矩形阵列状分布，其加工简单，分布均匀，有利于气流快速通过。

进一步地，参阅图2至图4，作为本实用新型提供的多晶炉热场装置的一种具体实施方式，为了方便加热片62之间的组装，加热片连接结构61包括分别设于加热片62两侧的连接板组及连接相邻连接板组的连接件611，连接板组及连接件611上均设有相互对应的连接孔。通过连接孔利用螺纹连接件进行安装，组装周期短，装卸简单，便于后期维护。

进一步地，请参阅图4，作为本实用新型提供的多晶炉热场装置的一种具体实施方式，每个连接板组均包括至少一个连接板612，连接板612上设有至少一个连接孔，连接件611为多节折弯板。由于各个加热片62在组装后均处于同一水平位置，利用多节折弯板的侧板位置与相邻的连接板612进行连接就能够将加热片62快速组装成加热器，连接结构占用空间小，连接结构稳固，有利于生产使用及后期维护。

进一步地，请参阅图2至图4，作为本实用新型提供的多晶炉热场装置的一种具体实施方式，一般采用4片加热片62组装成方环状的加热器6，为了方便加工及组装，连接板612的板面与加热片62的板面平行。

进一步地，参阅图4，作为本实用新型提供的多晶炉热场装置的一种具体实施方式，每个连接板组均具有两个沿与加热片62板面垂直的方向分布的连接板612。安装连接件611的时候，先将连接件611的两个侧板对应插到两个连接板组的连接板之间进行初步定为，再用螺纹连接件进行连接，定为组装效果好，进一步提高组装效率。

进一步地，作为本实用新型提供的多晶炉热场装置的一种具体实施方式，冷却器7为循环水冷式冷却器，其冷却结构简单，冷却效果好，使用寿命长，不易受高温而损坏。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的多晶炉热场装置的一种具体实施方式，冷却器7包括冷却底座71、冷却水管及精细控制器，底座内部设有冷却管道，冷却管道与冷却水管连通，精细控制器与冷却水管连接，炉体1上开设有可容纳冷却水管穿过的开口，冷却水管还通过水泵与储水池连接。在生长晶体过程中，坩埚2的上部受热，多晶原料成为熔融状态，而下部被冷却，逐渐生长成为高效多晶硅，在这一过程中，需要加热温度及冷却温度都恒定，才能达到理想的重熔生长的温度梯度，通过精细控制器能够精确控制循环水的流量，进而使冷却温度恒定，能获得较为理想的纵向温度梯度，提高晶体生长质量。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的多晶炉热场装置的一种具体实施方式，气管3包括设于炉体1上部的进气管31及设于炉体1侧面的排气管32。气体从上部的进气管31中流入，带走熔融硅上表面的杂质后，裹挟杂质的气体通过气孔64迅速向侧面排出，随后通过侧面的排气管32迅速流出炉体1，保持生长环境杂质浓度最小化，提高生长质量。

进一步地，作为本实用新型提供的多晶炉热场装置的一种具体实施方式，坩埚2外周还设有保温结构，有利于提高加热效率，降低能耗，使多晶硅原材料重熔生长过程加快，提高生产效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。