专利名称：晶硅铸锭炉用固液界面测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及晶硅铸锭技术领域，尤其涉及一种晶硅铸锭炉用固液界面测量装置。
背景技术：
太阳能光伏发电作为最有潜力的可再生资源利用形式之一，在近年来具有飞速的发展。目前商用的太阳能电池主要是由晶体材料制备的，该晶体材料包括单晶硅和多晶硅， 单晶硅是通过直拉法制备，而多晶硅主要是通过定向凝固铸造方法制备。单晶硅和多晶硅各有优缺点。其中单晶硅因只包含一个晶粒，由其制备的电池具有缺陷少、转换效率高等特点，特别是单晶硅片通过碱制绒形成的倒金字塔形绒面加强了光的吸收，提高了转换效率。但是单晶硅对原料和操作要求较高，且投料量少，相对多晶硅来说，成本较高；尤其是目前主流的掺B (硼)单晶硅，由于单晶坩埚中0 (氧)的引入，使得掺B单晶硅太阳能电池的光衰减较大。多晶硅的铸造投料量大、操作简单，且因其采用定向凝固，具有冶金提纯的作用，对原料要求较低，制造成本相对单晶硅大大降低；但其大量的晶界和位错等缺陷导致多晶硅太阳能电池的转换效率相比单晶硅太阳能电池的转换效率低广1. 5% ο目前，类单晶硅铸锭技术作为一种新的技术，将单晶硅和多晶硅的优势结合起来， 成为晶体硅太阳能电池的发展趋势。采用类单晶硅铸造技术，可生产出成本低、转换效率高的太阳能电池。现有的类单晶硅铸锭技术，大部分使用单晶硅块作为籽晶放置在坩埚底部； 然后按照多晶硅铸锭的方式进行加热熔化，并且保证籽晶不会被完全熔化掉；确认籽晶达到所要求的高度后，进入长晶阶段，通过调节温度和隔热系统的升降速率，建立合适的温度梯度，并保持固液界面微凸，确保熔硅在未熔的籽晶上开始成长。然而，如何对铸锭时的固液界面进行追踪判断，以确保熔化阶段单晶硅块不会被完全熔化，使得熔体在未完全熔化的单晶硅块上继续成长，是该种类单晶硅铸锭技术的难点。如果采用人力测量，则每过一段时间就需要测量一次，浪费人力，而且测量不够准确。因此，有必要提供一种晶硅铸锭炉用固液界面测量装置以克服上述问题或难点。
实用新型内容为了解决现有技术的上述问题或难点，本实用新型的目的是提供一种晶硅铸锭炉用固液界面测量装置，其能够精确判断固液界面的位置和变化趋势。为了实现上述目的，本实用新型提供了一种晶硅铸锭炉用固液界面测量装置，包括电机、驱动器、运动控制器和石英棒，石英棒位于晶硅铸锭炉的上部并可沿竖直方向上下移动，所述石英棒上设有一压力传感器，该压力传感器通过信号线与运动控制器连接，运动控制器通过控制总线与驱动器双向连接，驱动器与电机相连以为电机提供驱动信号，电机通过一传动机构与石英棒相连以控制石英棒的位移。作为本实用新型的进一步改进，该晶硅铸锭炉用固液界面测量装置还包括支架，石英棒通过该支架安装在晶硅铸锭炉内。作为本实用新型的进一步改进，电机、驱动器及运动控制器均位于支架顶端。作为本实用新型的进一步改进，该晶硅铸锭炉用固液界面测量装置还包括位于支架底端的电源及位于支架上侧、运动控制器下方的行程开关。作为本实用新型的进一步改进，所述压力传感器与传动机构相连接。作为本实用新型的进一步改进，该晶硅铸锭炉用固液界面测量装置还包括位于驱动器上并显示石英棒位移数据的显示屏。与现有技术相比，本实用新型的优势在于通过压力传感器追踪石英棒下端接触到熔体和固体时所受到的不同压力信号，以实现对晶硅铸锭时固液界面的追踪，如此可减少人力以及人为测量时产生的误差，精确判断固液界面的位置和变化趋势，为晶硅铸锭炉内时籽晶熔化的判断提供准确的依据，进而可实现类单晶铸锭的工业化生产。
图1是本实用新型晶硅铸锭炉用固液界面测量装置的一具体实施方式
的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。请参阅图1所示，本实用新型晶硅铸锭炉用固液界面测量装置100 —具体实施方式
中为一类晶硅铸锭炉用固液界面自动追踪测量装置。在本实施方式中，该晶硅铸锭炉用固液界面测量装置100包括电源1、支架2、电机3、驱动器4、运动控制器(未标号)、显示屏 5、压力传感器6、石英棒7、行程开关8及传动机构9。其中电机3、驱动器4、运动控制器和显示屏5均设置于支架2上端。所述显示屏 5位于驱动器4的外侧以显示石英棒7的位移数据。运动控制器通过控制总线与驱动器4 双向连接。驱动器4与电机3连接并为电机3提供驱动信号。所述石英棒7通过支架2安装在一晶硅铸锭炉(未图示)的上部，其下端插入该晶硅铸锭炉上方的石英棒插孔(未图示) 内，并可沿竖直方向上下移动。压力传感器6设置在石英棒7上并与传动机构9相连。因晶硅铸锭炉内熔体和固体的压力的不同，该压力传感器6可感应到石英棒7下端接触到固体时所受到的压力信号。所述压力传感器6通过信号线与运动控制器连接。所述传动机构 9连接于压力传感器6与电机3之间。所述电机3具有转动输出轴(未图示)，该转动输出轴通过传动机构9与石英棒7相连。电机3可顺时针或逆时针转动以控制石英棒7的上下移动。所述行程开关8位于支架2上侧、运动控制器的下方。本实用新型中的石英棒7为高纯度石英棒，其成分为二氧化硅，长时间接触熔体会和溶硅反应进而污染熔体，因而本实用新型晶硅铸锭炉用固液界面测量装置100设置为选择一定的时间间隔测量一次，且两次测量的位移差即是该时间间隔内固液界面移动的距离。另外，本实用新型采用高纯度石英棒7，其软化点大于硅的熔点，在晶硅铸锭炉进行硅料熔化或长晶时，在竖直方向存在一定的温度梯度，因此固液界面在竖直方向有明显的分界线，石英棒7下端接触到固态硅或石英坩埚(未图示)底部时，压力传感器6会接收到比较大的压力信号。本实用新型晶硅铸锭炉用固液界面测量装置100在进行类晶硅铸锭固液界面的测量时，首先，开启电源1，启动电机3使石英棒7勻速竖直向下插入硅熔体中；当石英棒7 下端接触到硅固体或石英坩埚底部时，安装在石英棒7上端的压力传感器6发出信号，并通过信号线传递信号给运动控制器，运动控制器传递信号给驱动器4，以使电机3停止转动； 然后，记录石英棒7的位移信息数据，电机3自动反转，将石英棒7快速向上提拉出熔体，并停止在行程开关8处，由此即可完成一次自动固液界面跟踪测量。由以上可见，本实用新型晶硅铸锭炉用固液界面测量装置100通过压力传感器6 追踪石英棒7接触熔体和固体时的不同压力信号，以实现对类晶硅铸锭时固液界面的追踪，可减少人力以及人为测试时产生的误差，精确判断固液界面的位置和变化趋势，为晶硅铸锭籽晶熔化的判断提供准确的依据，进而可实现类单晶铸锭的工业化生产。另外，本实用新型晶硅铸锭炉用固液界面测量装置100结构简单、易于操作、测试效果好、成本低，且可减少人为失误造成的石英棒7断裂等异常现象的发生。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
权利要求1.一种晶硅铸锭炉用固液界面测量装置，包括电机、驱动器、运动控制器和石英棒， 石英棒位于晶硅铸锭炉的上部并可沿竖直方向上下移动，其特征在于，所述石英棒上设有一压力传感器，该压力传感器通过信号线与运动控制器连接，运动控制器通过控制总线与驱动器双向连接，驱动器与电机相连以为电机提供驱动信号，电机通过一传动机构与石英棒相连以控制石英棒的位移。
2.根据权利要求1所述的晶硅铸锭炉用固液界面测量装置，其特征在于，该晶硅铸锭炉用固液界面测量装置还包括支架，所述石英棒通过该支架安装在晶硅铸锭炉内。
3.根据权利要求2所述的晶硅铸锭炉用固液界面测量装置，其特征在于，电机、驱动器及运动控制器均位于支架顶端。
4.根据权利要求3所述的晶硅铸锭炉用固液界面测量装置，其特征在于，该晶硅铸锭炉用固液界面测量装置还包括位于支架底端的电源及位于支架上侧、运动控制器下方的行程开关。
5.根据权利要求1所述的晶硅铸锭炉用固液界面测量装置，其特征在于，所述压力传感器与传动机构相连接。
6.根据权利要求1所述的晶硅铸锭炉用固液界面测量装置，其特征在于，该晶硅铸锭炉用固液界面测量装置还包括位于驱动器上并显示石英棒位移数据的显示屏。
专利摘要本实用新型提供一种晶硅铸锭炉用固液界面测量装置，包括电机、驱动器、运动控制器和石英棒；石英棒位于晶硅铸锭炉的上部并可沿竖直方向上下移动；所述石英棒上设有一压力传感器，该压力传感器通过信号线与运动控制器连接；运动控制器通过控制总线与驱动器双向连接，驱动器与电机相连以为电机提供驱动信号，电机通过一传动机构与石英棒相连以控制石英棒的位移；由此可通过压力传感器追踪石英棒接触熔体和固体时的不同压力，以实现对固液界面的追踪，精确判断固液界面的位置和变化趋势。
文档编号G01F23/14GK202255536SQ201120357210
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者李飞龙, 蒋俊峰, 许涛 申请人:阿特斯(中国)投资有限公司, 阿特斯光伏电力(洛阳)有限公司