一种多晶硅铸锭炉加热器的制作方法

本实用新型涉及太阳能光伏设备产业中的多晶硅铸锭炉设备，具体涉及一种多晶硅铸锭炉热场中的石墨加热器。

背景技术：

目前，多晶硅铸锭炉依旧是太阳能电池用硅锭制备的主流方法。多晶硅铸锭炉是一种重熔设备，要求将达到一定纯度要求的硅料装入炉中，经过加热融化、定向长晶、退火、冷却，最终得到于规模化生产的的大尺寸方形硅锭。

由多晶硅锭的熔铸工艺可知，在铸锭过程中，要求热场尽可能均匀，从而保证晶体生长界面形状水平。现有技术中，铸锭电源通常采用三相交流电源，加热器则由位于坩埚上方的顶部加热器和位于坩埚四周的侧部加热器组成，顶部加热器又由多块呈N形和U形的石墨电阻拼接而成，侧部加热器则由四块波浪形的石墨电阻通过连接件连接而成。在实际生产过程中发现，交流电热器无法较好的保证热场均匀性，导致坩埚四个角的温度不一致，导致晶体生长界面不够水平，严重影响硅锭品质。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种多晶硅铸锭炉用石墨加热器。为解决上述问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种多晶硅铸锭炉加热器，包括顶部加热器和侧部加热器，所述侧部加热器由至少四块在竖直方向上呈波浪形的石墨加热器组成，各石墨加热器通过侧部加热器连接板实现首尾连接并围成矩形；在位于该矩形四角位置的侧部加热器连接板上，通过电极连接板与石墨电极相接；其中，处于对角的两个石墨电极作为一组分别通过水冷铜电极接至第一直流电源的正极，另一组处于对角的两个石墨电极分别通过水冷铜电极接至第一直流电源的负极；

所述顶部加热器由两块在水平方向上呈蛇形的石墨加热器组成，两石墨加热器对称布置且在首尾两端分别以顶部加热器连接板连接；在两石墨加热器的首尾两端各设有石墨电极，其中一个石墨电极通过水冷铜电极接至第二直流电源的正极，另一个石墨电极通过水冷铜电极接至第二直流电源的负极。

作为一种改进，所述顶部加热器位于侧部加热器围成的矩形空间的上方，顶部加热器中的石墨加热器具有与该矩形相配合的弯折形状。

作为一种改进，所述侧部加热器上等距间隔设置有吊臂。

作为本实用新型的一种变形，还提供了一种多晶硅铸锭炉加热器，包括顶部加热器和侧部加热器，所述侧部加热器由至少两块在竖直方向上呈波浪形的石墨加热器组成，各石墨加热器通过侧部加热器连接板实现首尾连接并围成圆形；在围成圆形的石墨加热器上等距间隔设置至少4个电极连接板，每个电极连接板均接有一个石墨电极；其中，间隔不相邻的石墨电极作为一组，分别通过水冷铜电极接至第一直流电源的正极；剩余间隔不相邻的石墨电极作为另一组，分别通过水冷铜电极接至第一直流电源的负极；

所述顶部加热器由两块在水平方向上呈蛇形的石墨加热器组成，两石墨加热器对称布置且在首尾两端分别以顶部加热器连接板连接；在两石墨加热器的首尾两端各设有石墨电极，其中一个石墨电极通过水冷铜电极接至第二直流电源的正极，另一个石墨电极通过水冷铜电极接至第二直流电源的负极。

作为改进，所述顶部加热器位于侧部加热器围成的圆形空间的上方，顶部加热器中的石墨加热器具有与该圆形相配合的弯折形状。

作为改进，所述侧部加热器上等距间隔设置有吊臂。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提出的多晶硅铸锭炉新型加热器，采用直流电源进行加热，可以有效保证热场均匀性，同时避免交流电产生的磁场对定向长晶工艺的影响。能使得长晶界面水平，提高硅锭品质。

2、新型加热器采用直流电源进行供电，且顶部、侧部供电电源独立开，便于单独控制顶部、侧部加热器功率，有利于工艺调节。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的俯视图。

图中附图标记为：1侧部加热器；2吊臂；3侧部加热器连接板；4电极连接板；5石墨电极；6顶部加热器；7顶部加热器连接板。

a、b、c、d为与侧部加热器连接的石墨电极，e、f为与顶部加热器连接的石墨电极。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步详细描述：

如图1所示，本实用新型中的多晶硅铸锭炉加热器，装于多晶硅铸锭炉的热场内，围绕坩埚布置用于给多晶硅铸锭炉坩埚内的硅料进行辐射加热。加热器主要包括：侧部 加热器1、吊臂2、侧部加热器连接板3、电极连接板4、石墨电极5、顶部加热器6和顶部加热器连接板7。

各部件的连接关系为：侧部加热器1由四块在竖直方向上呈波浪形的石墨加热器组成，各石墨加热器通过侧部加热器连接板3实现首尾连接并围成矩形；在位于该矩形四角位置的侧部加热器连接板3上，通过电极连接板4与石墨电极5相接；其中，处于对角的两个石墨电极5作为一组分别通过水冷铜电极接至第一直流电源的正极，另一组处于对角的两个石墨电极5分别通过水冷铜电极接至第一直流电源的负极；侧部加热器1的每块石墨加热器的中部均设置有吊臂2。

顶部加热器6由两块在水平方向上呈蛇形的石墨加热器组成，两石墨加热器对称布置且在首尾两端分别以顶部加热器连接板7连接；在两石墨加热器的首尾两端各设有石墨电极5，其中一个石墨电极5通过水冷铜电极接至第二直流电源的正极，另一个石墨电极5通过水冷铜电极接至第二直流电源的负极。顶部加热器6位于侧部加热器1围成的矩形空间的上方，顶部加热器6中的石墨加热器具有与该矩形相配合的弯折形状。

装配和使用说明：

两块顶部加热器6通过顶部加热器连接板7进行连接，并用石墨吊杆(图中未标示)将其吊于坩埚顶部的顶板(图中未标示)之上；四块侧部加热器1通过侧部加热器连接板3连接，并通过吊臂2将其固定到顶部的顶板(图中未标示)之上。将侧部加热器1与石墨电极5通过电极连接板4进行连接，然后石墨电极5与水冷铜电极(图中未标示)连接，从而形成回路。

如图2所示，铸锭时，第一直流电源的正极通过水冷铜电极(图中未标示)与侧部加热器石墨电极中的a、c(或b、d)相连，第一直流电源的负极通过水冷铜电极(图中未标示)与侧部加热器石墨电极中的b、d(或a、c)相连，构成侧部加热器回路。该设计使得侧部加热器回路中的四个电阻均相等，通过的电流相等，保证产生的热量差异较小，从而保证热场均匀。同时，第二直流电源的正极通过水冷铜电极(图中未标示)与顶部加热器石墨电极中的e(或f)相连，第二直流电源的负极通过水冷铜电极(图中未标示)与顶部加热器石墨电极中的f(或e)相连，构成顶部加热器回路。

设计变形示例：

当然，本实用新型还可以有其它形式的变化。例如：

侧部加热器由至少两块在竖直方向上呈波浪形的石墨加热器组成，各石墨加热器通过侧部加热器连接板实现首尾连接并围成圆形；在围成圆形的石墨加热器上等距间隔设置至少4个电极连接板，每个电极连接板均接有一个石墨电极；其中，间隔不相邻的石 墨电极作为一组，分别通过水冷铜电极接至第一直流电源的正极；剩余间隔不相邻的石墨电极作为另一组，分别通过水冷铜电极接至第一直流电源的负极；

顶部加热器由两块在水平方向上呈蛇形的石墨加热器组成，两石墨加热器对称布置且在首尾两端分别以顶部加热器连接板连接；在两石墨加热器的首尾两端各设有石墨电极，其中一个石墨电极通过水冷铜电极接至第二直流电源的正极，另一个石墨电极通过水冷铜电极接至第二直流电源的负极。顶部加热器位于侧部加热器围成的圆形空间的上方，顶部加热器中的石墨加热器具有与该圆形相配合的弯折形状。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不仅限于以上实施例，还存有许多变形。本领域的相关技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。