多晶硅铸锭炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及多晶硅生产设备领域，尤其是一种多晶硅铸锭炉。
【背景技术】
[0002]太阳能电池可以将光能转换为电能，是现代节能社会发展的一个重点。根据基体材料的不同，现有的太阳能电池分为多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和类单晶硅太阳能电池。其中，单晶硅太阳能电池的转化效率高，但生产成本也高，多晶硅太阳能电池的转化效率比单晶硅太阳能电池低但其生产成本也低，而类单晶硅太阳能电池是介于单晶硅电池和多晶硅太阳能电池之间的电池。综合考虑，目前市场上的太阳能电池仍以多晶娃太阳能电池为主。
[0003]现有用于生产多晶硅太阳能电池的多晶硅锭通常采用铸锭工艺制的，铸锭工艺一般是通过多晶硅铸锭炉实现的，现有的多晶硅铸锭炉包括，包括炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩放置在下托保温板上，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有能够使保温罩上下移动的升降杆，所述保温隔热笼内设置有坩祸、坩祸护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨底板放置在热交换平台上，坩祸放置在石墨底板上，坩祸护板设置在坩祸外侧，侧部加热器设置在坩祸护板的外侧，石墨盖板设置在坩祸上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方，所述热交换平台通过石墨立柱固定在炉体底部，坩祸护板的上端设置有尾气排放孔，还包括进气管，所述进气管依次穿过炉体、保温罩、顶部加热器、石墨盖板后伸入坩祸内。
[0004]目前的铸锭工艺，首先是经过喷涂-装料工序后，再进入铸锭工序。
[0005]喷涂:硅料高温熔化后会与坩祸发生反应，引入杂质，并且造成粘锅，影响硅锭的质量，所以需要在坩祸与硅料之间喷涂一层氮化硅溶液，利用氮化硅可以有效的隔离硅料与坩祸，氮化硅溶液喷涂完成以后，再进行高温烘干，将氮化硅溶液中的水分蒸发，就可以使坩祸内壁附着一层氮化硅涂层。
[0006]装料:坩祸烘干以后，将散碎的硅料，按顺序、要求及重量将硅料装入坩祸中。
[0007]装完料的坩祸就可以进行下一步的铸锭工艺，首先将装好料的坩祸装入铸锭炉的炉体内，按要求装好后，将铸锭炉合盖，合盖以后的铸锭炉，就形成一个密封的腔室，将装好硅料的坩祸密封在铸锭炉内部，开始运行铸锭工艺，整个铸锭工艺分6个过程，抽真空-加热-熔化-长晶-退火-冷却。
[0008]S11、抽真空:将炉体内的空气从抽气孔抽走，防止升温的过程中空气中的氧气与硅料发生氧化反应，影响硅锭质量。抽真空是利用真空栗将炉体内的空气抽出，直到达到设备开启要求。
[0009]S12、加热:抽真空完成以后，进入加热阶段，加热是为了快速使硅料升温接近熔化温度，此时炉腔内的环境为真空环境，可以有利于将附着在硅料表面的水蒸气，通过抽真空的方法抽出，并且快速升温。
[0010]S13、熔化:熔化过程中，需要在密封的腔室内填充氩气，避免附着在坩祸内壁的氮化硅涂层发生分解反应，氩气是通过进气管充入炉体内。熔化开始后，炉体内开始充气，按工艺程序充气到规定压力后，开始动态保持。
[0011]S14、长晶:熔化完成的硅料，开始进行长晶，长晶的过程是将炉体内部的保温罩向上升，液态硅从底部开始散热，底部的液态硅变成固态硅，并伴随着保温罩的上升及热量的散失，缓慢向上凝固，直至整个硅锭凝固完成。
[0012]S15、退火:由于长晶过程在底部开始，并伴随保温罩升起，直至顶部，这样顶底之间因为散热的原因，就会存在一定得温度差，产生内应力。退火的作用就是在保证恒温环境下，消除温度差，从而消除内应力。
[0013]S16、冷却:在炉腔内快速冷却硅锭到出炉温度。
[0014]现有的多晶硅铸锭炉，包括具有夹层空间的炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩放置在下托保温板上，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有能够使保温罩上下移动的升降杆，所述保温隔热笼内设置有坩祸、坩祸护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨底板放置在热交换平台上，坩祸放置在石墨底板上，坩祸护板设置在坩祸外侧，侧部加热器设置在坩祸护板的外侧，石墨盖板设置在坩祸上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方，所述热交换平台通过石墨立柱固定在炉体底部，坩祸护板的上端设置有尾气排放孔，还包括进气管，所述进气管的一端与氩气源相连，另一端依次穿过炉体、保温罩、顶部加热器、石墨盖板后伸入坩祸内，所述炉体的上部连接有进水管，所述进水管与夹层空间连通，进水管上设置有第一控制阀，所述炉体的底部连接有排水管，排水管上设置有第二控制阀，由于整个铸锭工艺都是在高温环境中进行的，为了保证安全，多晶硅铸锭炉的炉体都是具有夹层空间，在夹层空间内通入冷却水，避免炉体的温度过高，目前，在多晶硅铸锭炉旁通常都修建有一个较大水池，水池内盛装有大量的冷却水，在使用时，通过上水栗将水池中冷却水抽入夹层空间，然后从与夹层空间连通的排水口排出回到水池中重复利用，这种冷却方式是靠自然冷却的方式降低高温水的温度，为了保证从排水口排出的高温水有足够的时间冷却，水池必须足够大，水池中的水必须足够多才能达到较好的冷却效果，但是，这种自然冷却的方式存在一个问题就是水池会占据较大的厂房空间，致使整个多晶硅铸锭炉需要占据较大的厂房面积，同时，其冷却效果受水池大小限制，致使炉体的冷却效果无法达到最好。
【实用新型内容】
[0015]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种占地较小且炉体冷却效果较好的多晶娃铸锭炉。
[0016]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:该多晶硅铸锭炉，包括具有夹层空间的炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩放置在下托保温板上，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有能够使保温罩上下移动的升降杆，所述保温隔热笼内设置有坩祸、坩祸护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨底板放置在热交换平台上，坩祸放置在石墨底板上，坩祸护板设置在坩祸外侧，侧部加热器设置在坩祸护板的外侧，石墨盖板设置在坩祸上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方，所述热交换平台通过石墨立柱固定在炉体底部，坩祸护板的上端设置有尾气排放孔，还包括进气管，所述进气管的一端与氩气源相连，另一端依次穿过炉体、保温罩、顶部加热器、石墨盖板后伸入坩祸内，所述炉体的上部连接有进水管，所述进水管与夹层空间连通，进水管上设置有第一控制阀，所述炉体的底部连接有排水管，排水管上设置有第二控制阀，在炉体与第二控制阀之间的排水管上连接有第一引水管，第一引水管的端头连接有冷却设备，第一引水管上设置有第一水栗，冷却设备的出口连接有第二引水管，所述第二引水管的端头连接在炉体与第一控制阀之间的排水管上，第二引水管上设置有第三控制阀与第二水栗，所述第二水栗位于第三控制阀与冷却设备之间。
[0017]进一步的是，在炉体与第二控制阀之间的排水管上设置有温度计。
[0018]进一步的是，在温度计与第二控制阀之间的排水管上设置有流量调节阀。
[0019]进一步的是，所述进气管上设置有气体加热装置，所述气体加热装置包括柱状基体，所述柱状基体内设置有圆柱形的气体加热空腔，所述柱状基体上设置有与气体加热空腔连通的进气口与出气口，所述进气口与氩气源连通，所述出气口与进气管连通，所述柱状基体的表面缠绕有加热丝，所述加热丝连接在电源上。
[0020]进一步的是，所述加热丝与电源之间设置有温控表，所述气体加热空腔内设置有温度探头，所述温度探头与温控表相连接。
[0021]进一步的是，所述石墨盖板