专利名称：一种晶硅铸锭炉移动幕门装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及特种晶体制造领域，具体地说是一种晶硅铸锭炉移动幕门装置及其控制方法。
背景技术：
热交换法制备晶硅太阳能电池片在光伏行业蓬勃发展的今天成了最主要的技术手段，综合既有技术的发展方向，晶硅太阳能电池片越来越趋向于如何获取有着较高转化效率的闻效多晶片和类单晶娃片。
研究发现，高效多晶片都具有成核大小合适，晶粒分布均匀，取向优质、定向垂直度高，晶粒连续性好、位错密度低等结构特点。进一步发现，在晶体的成核阶段，具有高冷却速率的热场更有利于取向优质的晶面生长，并在随后的生长阶段，低的冷却速率又更能保证优质晶面的晶粒连续生长，并能保证较低的位错密度。
类单晶硅一般指通过在炉内布置单晶籽晶，然后通过铸造工艺手段获得的具有部分单晶特征的晶体，由于采用优质晶向的晶面引晶，单体晶粒大，晶界少，位错密度低以及在后道电池工艺中，可以更多的借鉴单晶电池工艺技术，类单晶硅电池片也有着非常不错的转换效率。但类单晶铸锭中也需要控制生长的固液界面平整度以及生长的低冷却速率。
综上所述，现代的硅片制备技术，对晶硅铸锭炉的热场提出了这么一个要求可控的高低冷却速率保证不同阶段生长的需求，均匀的散热保证固液界面的平整。而这关键之处无外乎都体现为热门的结构形式以及控制方式上。
目前行业中的多种热门结构主要有以下几种I.隔热笼提升法，由四周一圈的保温绝热衬板构建的可活动隔热笼与固定的上下保温隔热屏之间形成可开合的结构，其中隔热笼与底屏的开合间距成为热量辐射的主要通道， 控制上也主要是对这间距的大小、速率做相应的匹配。见图I ;其中A为炉体冷壁，B为隔热笼，C为热交换台，D为隔热底屏，E为加热器，F为隔热顶屏。
2.隔热底屏下降法，与上述类似，不同的在于活动部件为保温绝热底屏，控制也类同，着眼于间距的大小、速率匹配。见图2 ;其中A为炉体冷壁，B为隔热笼，C为热交换台， D为隔热底屏，E为加热器。
3.隔热底屏抽拉法，大体结构也同上类似，不同之处在于活动部件为保温绝热屏往侧边抽拉。控制上只对底屏做闭合、抽开两个动作。见图3;其中A为炉体冷壁，B为隔热笼，C为热交换台，D为隔热底屏，E为加热器，G为换热板。
4.底屏百叶旋转法，保温绝热底屏被分割成多片百叶结构，控制百叶的旋转角度、 旋转速度影响晶体的生长。见图4 ;其中A为炉体冷壁，B为隔热笼，C为热交换台，D为隔热底屏，E为加热器，G为换热板。
根据热交换法的基本原理，辐射量的大小决定了单位时间内通过热交换台和换热板之间的能量。而保证辐射量g ^ ε· F ·Λ·(Τ； - 7；)的参数中，若保持材+I L 一致性，那么辐射角F和辐射面积A成为主要的可变参数，通过调整散热区域的结构，可以起到完善热场的作用。
通过数据对比第I、第2种两者热门方式和第3种的热场底部辐射通道，就能明显看出两者之间的优劣之处。在铸锭炉的辐射模型中，高温热交换台作为辐射源，下底面温度标记为Ti，换热板上表面作为辐射接受面表面温度约为常温，标记为τ:。
如图5所示，Al面与Α4面形成的辐射角Fh4表示热交换台对水冷炉壁的辐射通道。而Al面与Α5面形成的辐射角用凡_5表示，图中形成的虚线框表示辐射腔体。其中A为炉体冷壁，B为隔热笼，C为热交换台，G为换热板，E为加热器。
图中所示数值为一典型性特例，用以说明辐射角的变化规律。
权利要求
1.一种晶硅铸锭炉移动幕门装置，包括炉体(I)和置于炉体内的隔热笼(2)，隔热笼(2)内置热交換台(3)，其特征在于，位于热交換台下方的隔热笼(2)底部开有ー开ロ(21)，炉体(I)的下半部设有ー上部可打开或闭合的移动幕门结构，所述的移动幕门结构包括一换热板出)、安装在换热板上表面上的全封闭的环状侧立板(11)和安装在环状侧立板上的左、右移动板(4、5)，侧立板(11)与换热板(6)形成一换热腔(12)，左、右移动板的顶部贴近隔热笼的底部设置，当左、右移动板打开时，使隔热笼与换热腔贯通；当左、右移动板闭合吋，将隔热笼与换热腔隔断。
2.根据权利要求I所述的晶硅铸锭炉移动幕门装置，其特征在于，所述的左、右移动板通过驱动杆(13)各连接ー用于控制其在任意位置打开或闭合的驱动机构(14)。
3.根据权利要求I所述的晶硅铸锭炉移动幕门装置，其特征在于，所述的驱动杆与炉体的连接处设有密封装置(10)。
4.根据权利要求I所述的晶硅铸锭炉移动幕门装置，其特征在干，环状侧立板(11)的内径与开ロ的宽度大小一致。
5.根据权利要求I所述的晶硅铸锭炉移动幕门装置，其特征在于，所述的左、右移动板的交接处形成企ロ结构。
6.根据权利要求I所述的晶硅铸锭炉移动幕门装置，其特征在于，所述的环状侧立板由具有良好保温隔热效果的材料制作而成。
7.权利要求1-6任一项所述晶硅铸锭炉移动幕门装置的控制方法，其特征在于，所述的驱动机构与晶硅铸锭炉的控制系统集成，控制系统根据输入的參数，对左、右移动板的 位置、移动速度、打开间距作伺服控制； 当需要最大的换热量以获取最高的冷却速率时，控制系统控制左、右移动板迅速打开至最大间距，以获得最大的辐射换热面积；当需要小的换热量时，控制系统控制左、右移动板向内移动至合适的小间距； 当左、右移动板打开时，为了保证左、右移动板打开间距对应的热交換台位置不至于造成局部偏冷现象，控制系统控制左、右移动板保持固有的打开间距，使使左移动板跟随右移动板同步进行左右运动，以使热交換台底部得到均匀的散热；同时，控制系统也可控制左、右移动板在同步运动中，左、右移动板之间的打开间距逐步放大，以匹配晶体生长不同阶段换热能力的需要。
全文摘要
本发明公开了一种晶硅铸锭炉移动幕门装置及其控制方法。现有的各种热门结构均有其各自的局限性，不能完全满足当前行业对热门的要求。本发明包括炉体和置于炉体内的隔热笼，隔热笼内置热交换台，其特征在于，位于热交换台下方的隔热笼底部开有一开口，炉体的下半部设有一上部可打开或闭合的移动幕门结构，所述的移动幕门结构包括一换热板、安装在换热板上表面上的全封闭的环状侧立板和安装在侧立板上的左、右移动板，侧立板与换热板形成一换热腔，左、右移动板的顶部贴近隔热笼的底部设置。本发明可控的热门能达到现有底屏抽拉法的最好效果；可满足在小换热量下对热交换台进行均匀冷却，保证晶体生长固液界面的平整性，稳定性。
文档编号C30B28/06GK102978697SQ20121050866
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者赵波, 徐芳华, 王明明, 王琤, 高杰, 张瀛 申请人:杭州精功机电研究所有限公司