一种移动式加热器的铸锭炉的制作方法

本实用新型涉及太阳能光伏领域，特别涉及一种移动式加热器的铸锭炉。

背景技术：

在现有的多晶铸锭炉中，由于其炉体空间限制，加热器、坩埚等位置固定不动，在晶体生长过程中，生长界面的环境也一直在变化，只能通过传统的隔热笼开度来调节固液界面的环境，尽可能缩小前后晶体生长环境的差异。由于后期导热主要集中在硅固体，隔热笼开度、ds块的影响相对减弱，从实际效果看，晶体生长的环境差异较大。导致硅棒的头中尾的差异性较大，在电池端表现为档位较多，晶体转换效率较低。

因此，如何改善硅棒成晶质量、减小硅棒各段的差异性、提高晶体转换效率，成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种移动式加热器的铸锭炉，该铸锭炉能够改变炉体内热场，进而改善硅棒成晶质量、减小硅棒各段的差异性、提高晶体转换效率。

为实现上述目的，本实用新型提供一种移动式加热器的铸锭炉，包括炉体、设于所述炉体内、用以加热融化所述炉体内的硅料的侧部加热器，所述侧部加热器用以当硅料长晶时跟随硅料的固液界面的移动沿所述炉体的高度方向移动。

可选地，还包括设于所述侧部加热器和所述炉体之间用以保温隔热的隔热笼；所述隔热笼连接有用以驱动所述隔热笼升降的驱动装置，所述侧部加热器通过连接杆连接所述隔热笼。

可选地，还包括设于所述侧部加热器上方与所述侧部加热器连接的顶部加热器，所述侧部加热器与所述顶部加热器通过角接板连接，所述角接板通过吊臂固定于炉顶。

可选地，所述吊臂开设有沿竖直方向延伸的条形槽，所述连接杆穿过所述条形槽连接所述侧部加热器和所述隔热笼。

可选地，所述隔热笼包括不锈钢框架和固定于所述不锈钢框架内的碳纤维硬毡，所述连接杆连接所述不锈钢框架。

可选地，所述侧部加热器和/或所述隔热笼与所述连接杆的连接处设有绝缘垫片。

可选地，所述驱动装置包括连接所述隔热笼的链条传动装置和连接所述链条传动装置的驱动电机。

可选地，还包括用以控制所述驱动电机转速以实现控制所述隔热笼上升速度的控制装置。

可选地，所述控制装置连接有用以显示所述隔热笼的提升高度的显示装置。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的移动式加热器的铸锭炉的核心改进点在于侧部加热器能够沿炉体的高度方向上下移动。该移动式加热器的铸锭炉包括炉体和设置在炉体内的侧部加热器，硅料铸锭包括熔化、长晶、退火和冷却，侧部加热器用来熔化硅料，且在硅料长晶过程中，随着晶体生长高度的变化，通过侧部加热器跟随硅料固液界面沿炉体高度方向向上移动，使的侧部加热器的高度与晶体的高度保持一致，起到调节炉体内的热场，维持长晶环境的稳定的作用，进而改善硅棒成晶质量、减小硅棒各段的差异性、提高晶体转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的移动式加热器的铸锭炉的示意图；

图2为图1中吊臂的示意图；

图3为图2中吊臂的侧视图。

其中：

1-炉体、2-侧部加热器、3-隔热笼、31-不锈钢框架、32-碳纤维硬毡、4-吊臂、41-条形槽、5-连接杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心在于通过侧部加热器2可沿炉体1的高度方向上下移动，能够跟随硅料长晶的高度及其固液界面，调控炉体1内的热场，改善长晶环境，进而提高成晶质量。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本实用新型实施例所提供的移动式加热器的铸锭炉的示意图，图2为图1中吊臂的示意图，图3为图2中吊臂的侧视图。

本实用新型所提供的移动式加热器的铸锭炉包括炉体1，炉体1内设有侧部加热器2，炉体1形成保温加热的空间，侧部用来对硅料加热使放置在坩埚内的硅料熔化。众所周知，硅料铸锭需要经历熔化、长晶、退火和冷却四个阶段，最为关键的是长晶阶段，硅料长晶需要严格把控炉体1内的热场，控制炉体1内的温度梯度，保证硅料的长晶环境。

为此，本实用新型所提供的移动式加热器的铸锭炉，其侧部加热器2能够沿炉体1的高度方向上下移动，通过调整侧部加热器2的移动，使侧部加热器2的热区的位置向上移动，跟随硅料长晶的高度及固液界面高度，维持硅料长晶环境的稳定。

这里所说的长晶环境主要是指炉体1内的热场分布也即长晶过程中固液界面高度处的温度梯度，因为温度梯度是影响长晶速度及成晶质量的决定性因素，通过移动调整侧部加热器2的高度适应硅料固液界面的高度，实现对炉体1内热场的调控，提高成晶质量、减小晶棒各段的差异性，进而提高晶体转换效率。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型所提供的移动式加热器的铸锭炉进行更加详细的介绍。

实现铸锭炉的侧壁加热器移动的方式有多种，在一种具体实施例中，通过在炉体1内设置连接侧部加热器2的升降装置控制侧部加热器2的高度，升降装置可采用升降电机和传动装置连接侧部加热器2，传动装置连接升降电机和侧部加热器2时要保证侧部加热器2的受力均衡以便于在提升侧部加热器2时保持侧部加热器2处于水平状态，使得侧部加热器2的热区保持水平，便于调整对应高度处的水平界面的温度梯度。升降装置及驱动控制还可参考升降电梯内的驱动结构的设置和现有技术中其它一些升降机构进行设置，升降装置本身并非本实用新型的改进核心，此处不再展开说明。

当硅料处于熔化阶段时，侧部加热器2位于炉体1底部，侧部加热器2与现有技术中的侧部加热器2相同，一般为四方型的套筒结构，将盛有硅料的坩埚围在中央对其加热使硅料熔化，之后需要控制侧部加热器2的温度使硅料长晶，可以通过调节加热电流或电压来实现。

当硅料长晶至一定高度时，硅料的固液界面也随之上移，固液界面处对应的侧部加热器2的位置发生了变化，固液界面处的长晶环境也即温度梯度随之变化，各段晶棒就会产生一定的差异性，为了减小此种差异性，提供晶棒的成晶质量和晶体转换效率，通过控制升降装置带动侧部加热器2沿炉体1的高度方向向上移动，使侧部加热器2与固液界面相对应的位置保持不变，保证硅料长晶环境的稳定，提高成晶质量。待长晶结束，进行退火，取出晶棒进行冷却，同时将侧部加热器2下放至炉体1底部即可。

上述实施例需要在炉体1内增设升降装置，改造成本相对较大，升降装置的设置受炉体1内部空间的限制，存在诸多不便。

为优化上述实施例，在本实用新型所提供的另一种具体实施例中，移动式加热器的铸锭炉还包括设置在侧部加热器2和炉体1之间用来隔热保温的隔热笼3，隔热控设置在炉体1内，起到保温隔热，加速硅料熔化的作用，此外隔热笼3还连接有驱动其升降的驱动装置，侧部加热器2则通过连接杆5连接于隔热笼3，实现跟随隔热笼3的升降而升降。

为提高侧部加热器2的加热效率，现有的铸锭炉通常都设有隔热笼3和驱动装置，通过驱动装置控制隔热笼3的升降来调节炉体1内的热场；本实用新型将侧部加热器2通过连接杆5连接隔热笼3，无需增加额外的驱动装置，只需通过控制驱动装置控制隔热笼3升降的同时，即能完成对侧部加热器2的高度的控制，在维持硅料长晶环境稳定的同时，降低了对现有铸锭炉的改造成本，节约了炉体1内部的空间。

一般来说，炉体1内还设有顶部加热器，顶部加热器设置在侧部加热器2的上方，与侧部加热器2配合共同对硅料进行加热及对炉体1内的热场进行调控。顶部加热器和侧部加热器2采用角接板连接，并通过吊臂4悬挂固定于炉顶，吊臂4一方面起到承重作用，另一方面起到限定顶部加热器和侧部加热器2位置的作用。

在本实用新型所提供的具体实施例中，吊臂4上开设有沿其竖直方向延伸的条形槽41，连接杆5穿过该条形槽41分别连接侧部加热器2和隔热笼3。如此一来，在隔热笼3带动侧部加热器2升降运动的时，连接杆5在此条形槽41内运动，需要说明的是，该条形槽41的长度满足侧部加热器2最大移动行程的要求。且当连接杆5位于条形槽41的槽底时，侧部加热器2处于炉体1的底部且不接触地面。条形槽41一方面起到对侧部加热器2限位作用，另一方面，能够避免连接杆5断裂或连接松动时保证侧部加热器2不至于坠落损坏。

上述隔热笼3采用不锈钢框架31和设于不锈钢框架31的保温材料层制作而成，保温材料层可采用碳纤维硬毡32或其他耐高温的隔热材料。

连接杆5一般采用耐高温的石墨杆或者碳-碳杆，此外，为了防止隔热笼3的不锈钢框架31导电，还在隔热笼3与连接杆5的连接处设置绝缘垫片或者绝缘纸。当然，也可以在连接杆5与侧部加热器2的连接处设置绝缘垫片或者绝缘纸达到相同的绝缘效果。

为优化上述实施例，连接杆5的两端分别与侧部加热器2和隔热笼3可拆卸连接，连接杆5的两端可分别设置销钉孔，侧部加热器2和隔热笼3的不锈钢框架31上设置供连接杆5的两端插入的插接孔，当连接杆5插入插接孔时，使用销钉插入销钉孔即可完成连接杆5相对侧部加热器2和隔热笼3的可拆卸连接。

此外，连接杆5的两端还可设置外螺纹，插接孔设置内螺纹，通过连接杆5和插接孔的螺纹配合实现连接杆5与侧部加热器2及隔热笼3的可拆卸连接。这样一来，当需要单独移动隔热笼3而无需移动侧部加热器2时，将连接杆5拆除即可，此时侧部加热器2通过吊臂4实现悬挂固定。

隔热笼3的驱动方式可采用驱动电机驱动，驱动电机通过链条传动机构或连杆机构控制隔热笼3的升降进而通过连接杆5带动侧部加热器2沿炉体1的高度方向上下运动。隔热笼3的升降驱动还可参考现有的铸锭炉进行设置。

为优化上述实施例，驱动电机还连接有控制其转速的控制装置，利用控制装置调节驱动电机的转速进而控制侧部加热器2的升降运动，以适应硅料的长晶速度。控制装置可采用工业计算机、单片机或plc，只需根据硅料的长晶速度预设驱动电机的转速及工作状态(如启停等)即可。

进一步的，本实用新型所提供的移动式加热器的铸锭炉还包括连接控制装置的显示装置，显示装置用来显示隔热笼3也即侧部加热器2的提升高度，可通过设置红外探测仪检测侧部加热器2及隔热笼3的高度，并通过显示装置显示，以便于适时控制驱动电机的工作状态及转速。还可以由控制装置根据电机的转速，转动的圈数以及传动机构的传动比计算得到隔热笼3及侧部加热器2的提升高度，便于适时调整侧部加热器2的位置。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的移动式加热器的铸锭炉进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。