降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉的制作方法

本实用新型涉及多晶硅铸锭技术领域，具体涉及一种降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉。

背景技术：

多晶硅是单质硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，这些晶粒接合起来便形成多晶硅。在太阳能光伏工业中生产太阳能光伏产品的工艺包括多晶硅铸锭、切割成片、制成电池片和封装为太阳能组件，可见多晶硅铸锭是太阳能光伏工业的重要组成部分，在多晶硅铸锭过程中，高纯氩气能提供一定的炉压，也可减缓炉内活性气体与硅料的化学反应，并带走杂质，同时流动还改善了整个炉内热场分布，但是很多现有设备中生产过程中氩气消耗量较大，增加了成本，且有的设备铸锭品质比较差。

为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种多晶硅铸锭炉的氩气预热装置[201621283665.9]，包括有炉体和氩气管，炉体内设置有保温罩，保温罩内设置有坩埚、顶部加热器和石墨盖板，石墨盖板位于坩埚上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方，所述氩气管与氩气源相连，所述保温罩和顶部加热器之间设有水平安装的蛇管式预热器，蛇管式预热器具有进气口和出气口，进气口连通氩气管，出气口依次穿过顶部加热器的中部、石墨盖板的中部后伸入坩埚内。

上述方案在一定程度上解决了现有多晶硅铸锭炉铸锭品质比较差的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如，其通入的氩气没有较好的处理机构，通入的氩气较多，增加了铸锭的成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，有效降低高纯氩气使用量、成本低、铸锭品质高的降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉，包括炉体，所述的炉体内通过若干支撑柱设有水平设置的隔热托板，所述的隔热托板上设有呈环形设置的环形保温罩，所述的环形保温罩周向内侧设有设置在隔热托板上的坩埚，且所述的环形保温罩周向外侧设有与坩埚相对应的加热器，所述的炉体上端设有氩气进气口，下端设有若干氩气出气口，所述的环形保温罩上端封闭，所述的炉体靠近氩气进气口的一端的直径大小至另一端的直径大小逐渐变小，且所述的炉体周向内侧和环形保温罩周向外侧之间形成圆锥筒状的送气通道，且所述的送气通道靠近氩气进气口的一端的直径至另一端直径逐渐变小，所述的环形保温罩周向内侧和坩埚周向外侧之间设有呈圆锥筒状的布气通道，且所述的布气通道靠近氩气进气口一端的直径至另一端直径逐渐变大，且所述的环形保温罩上设有能将送气通道和布气通道相互连通的连通结构。通入氩气时，氩气从氩气进气口进入，进入送气通道，由于送气通道呈锥形，氩气更容易进入布气通道进行加热。

在上述的降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉中，所述的炉体周向内壁设有自上向下且呈螺旋状分布设置的螺旋导气凸条，且所述的螺旋导气凸条上端延伸至炉体靠近氩气进气口一端，另一端延伸至炉体靠近氩气出气口一端，也使氩气更容易进入布气通道。

在上述的降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉中，所述的环形保温罩上端通过弧形顶盖封闭，且所述的弧形顶盖朝向坩埚一侧弯曲。弧形顶盖使得通入的氩气不会直接进入布气通道，避免了过量的氩气浪费，也保证了铸锭的品质。

在上述的降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉中，所述的连通结构包括设置在环形保温罩上端周向外侧的第一连通孔，所述的环形保温罩下端周向外侧设有若干第二连通孔，且所述的第一连通孔和第二连通孔分别位于加热器两侧。氩气受送气通道锥形空间的挤压作用从第一连通孔进入，加热后又由于布气通道锥形空间的挤压作用从第二连通孔排出。

在上述的降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉中，所述的环形保温罩周向外壁呈竖直状且所述的环形保温罩上端壁厚大小至下端的壁厚大小逐渐变小，有利于氩气从第二连通孔排出。

在上述的降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉中，所述的炉体下端具有底板，所述的氩气出气口均匀设置在底板周向外围，且所述的支撑柱分别穿设于底板上。

在上述的降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉中，所述的底板上设有呈拱形且朝向隔热托板的封闭盖体，且所述的支撑柱分别穿设于封闭盖体上。封闭盖体减少的氩气存在的空间，从而减少了氩气的输入量。

在上述的降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉中，所述的氩气出气口分别设置在封闭盖体下端一侧。

在上述的降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉中，所述的封闭盖体上端和隔热托板不接触，且所述的封闭盖体下端周向外侧和底板周向密封，保证了氩气不会随意流出，而只会从氩气出气口流出。

在上述的降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉中，所述的坩埚和隔热托板之间设有换热块，有效的降低隔热托板的温度。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：送气通道与布气通道的锥形空间有效的减少了氩气的进量且能够充分利用氩气，同时使得铸锭成本变低；封闭的顶盖合理的加热装置使得铸锭的品质较好。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图；

图中，炉体1、氩气进气口11、氩气出气口12、螺旋导气凸条13、底板14、封闭盖体15、支撑柱2、隔热托板3、换热块31、环形保温罩4、弧形顶盖41、坩埚5、加热器6、送气通道7、布气通道8、连通结构9、第一连通孔91、第二连通孔92。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，本降低高纯氩气使用量的多晶硅铸锭炉，包括炉体1，炉体1内通过若干支撑柱2设有水平设置的隔热托板3，隔热托板3上设有呈环形设置的环形保温罩4，环形保温罩4周向内侧设有设置在隔热托板3上的坩埚5，且环形保温罩4周向外侧设有与坩埚5相对应的加热器6，炉体1上端设有氩气进气口11，下端设有若干氩气出气口12，环形保温罩4上端封闭，炉体1靠近氩气进气口11的一端的直径大小至另一端的直径大小逐渐变小，且炉体1周向内侧和环形保温罩4周向外侧之间形成圆锥筒状的送气通道7，且送气通道7靠近氩气进气口11的一端的直径至另一端直径逐渐变小，环形保温罩4周向内侧和坩埚5周向外侧之间设有呈圆锥筒状的布气通道8，且布气通道8靠近氩气进气口11一端的直径至另一端直径逐渐变大，且环形保温罩4上设有能将送气通道7和布气通道8相互连通的连通结构9。通入氩气时，氩气从氩气进气口11进入，进入送气通道7，由于送气通道呈锥形，氩气更容易进入布气通道8进行加热。

优选地，炉体1周向内壁设有自上向下且呈螺旋状分布设置的螺旋导气凸条13，且螺旋导气凸条13上端延伸至炉体1靠近氩气进气口11一端，另一端延伸至炉体1靠近氩气出气口12一端，也使氩气更容易进入布气通道8。

显然地，环形保温罩4上端通过弧形顶盖41封闭，且弧形顶盖41朝向坩埚5一侧弯曲。弧形顶盖41使得通入的氩气不会直接进入布气通道8，避免了过量的氩气浪费，也保证了铸锭的品质。

进一步地，连通结构9包括设置在环形保温罩4上端周向外侧的第一连通孔91，环形保温罩4下端周向外侧设有若干第二连通孔92，且第一连通孔91和第二连通孔92分别位于加热器6两侧。氩气受送气通道7锥形空间的挤压作用从第一连通孔91进入，加热后又由于布气通道8锥形空间的挤压作用从第二连通孔92排出。

可见地，环形保温罩4周向外壁呈竖直状且环形保温罩4上端壁厚大小至下端的壁厚大小逐渐变小，有利于氩气从第二连通孔92排出。

明显地，炉体1下端具有底板14，氩气出气口12均匀设置在底板14周向外围，且支撑柱2分别穿设于底板14上。

优选地，底板14上设有呈拱形且朝向隔热托板3的封闭盖体15，且支撑柱2分别穿设于封闭盖体15上。封闭盖体15减少的氩气存在的空间，从而减少了氩气的输入量。

进一步地，氩气出气口12分别设置在封闭盖体15下端一侧。

具体地，封闭盖体15上端和隔热托板3不接触，且封闭盖体15下端周向外侧和底板14周向密封，保证了氩气不会随意流出，而只会从氩气出气口12流出。

优选地，坩埚5和隔热托板3之间设有换热块31，有效的降低隔热托板3的温度。

本实施例的原理在于：通入氩气时，氩气从氩气进气口11进入，进入送气通道7，氩气受送气通道7锥形空间的挤压作用从第一连通孔91进入到布气通道8，通过加热器6的作用加热，加热后又由于布气通道8锥形空间的挤压作用从第二连通孔92排到送气通道7中，最后从氩气出气口12排出装置外。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了炉体1、氩气进气口11、氩气出气口12、螺旋导气凸条13、底板14、封闭盖体15、支撑柱2、隔热托板3、换热块31、环形保温罩4、弧形顶盖41、坩埚5、加热器6、送气通道7、布气通道8、连通结构9、第一连通孔91、第二连通孔92。