一種鑄錠爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏設備制造技術領域，特別是涉及一種鑄錠爐。
【背景技術】
[0002]在光伏領域，鑄錠爐通常用于鑄造大型多晶硅錠，它是將硅料高溫熔融后通過定向冷卻結晶，使其形成晶向一致的硅錠，從而達到太陽能電池對硅片品質的要求。多晶硅錠生產過程如下:將多晶硅料裝入有涂層的坩禍后，放在定向凝固塊上，關閉爐膛后抽真空、加熱，待硅料完全熔化后，通過定向凝固塊將硅料結晶時釋放的熱量輻射到下爐腔內壁上，使硅料中形成一個豎直溫度梯度。這個溫度梯度使坩禍內的硅料從底部開始凝固，從熔體底部向頂部生長。硅料凝固后，對硅錠進行退火、冷卻后出爐即完成整個鑄錠過程。從上述描述可以看出，加熱系統(tǒng)是鑄錠爐的核心，多晶硅的生長工藝過程必須通過加熱室的調整來實現，因此多晶硅鑄錠爐的加熱裝置顯得至關重要。
[0003]現有技術中，通常有感應加熱和輻射加熱兩種方式，從加熱的效果而言，感應加熱和輻射加熱均可以達到所需的溫度。然而，采用感應加熱的方式時，由于磁場是貫穿硅料進行加熱，在硅料內部很難形成穩(wěn)定的溫度梯度，破壞晶體生長的一致性；當采用輻射加熱方式時，則由于紅外輻射向四面八方輻射，其中至多有一半輻射能量能夠作用到硅料上，因此產生較大的能量損耗。

【發(fā)明內容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鑄錠爐，既能節(jié)約能量，又能增強產品晶向的一致性。
[0005]本發(fā)明提供的一種鑄錠爐包括高頻發(fā)生器和輔助加熱器，其中，所述輔助加熱器設置于石英坩禍的外周部，所述高頻發(fā)生器設置于所述輔助加熱器的外周部。
[0006]優(yōu)選的，在上述鑄錠爐中，所述高頻發(fā)生器為高頻線圈。
[0007]優(yōu)選的，在上述鑄錠爐中，所述高頻發(fā)生器的頻率為2.3MHz ο
[0008]優(yōu)選的，在上述鑄錠爐中，所述輔助加熱器的材質為石墨。
[0009]優(yōu)選的，在上述鑄錠爐中，所述輔助加熱器與所述石英坩禍之間無縫接觸。
[0010]優(yōu)選的，在上述鑄錠爐中，還包括設置于所述輔助加熱器上部的絕緣蓋板。
[0011]優(yōu)選的，在上述鑄錠爐中，所述絕緣蓋板的材質為陶瓷。
[0012]優(yōu)選的，在上述鑄錠爐中，所述高頻發(fā)生器與所述輔助加熱器之間的距離為3厘米至5厘米。
[0013]從上述技術方案中可以看出，本發(fā)明提供的一種鑄錠爐包括高頻發(fā)生器和輔助加熱器，其中，所述輔助加熱器設置于石英坩禍的外周部，所述高頻發(fā)生器設置于所述輔助加熱器的外周部。利用上述鑄錠爐對硅料進行熔化時，高頻發(fā)生器產生的高頻磁場優(yōu)先使輔助加熱器發(fā)熱，輔助加熱器使硅料逐漸升溫，直到硅料表面形成渦流，自身開始產生熱量，則全部硅料快速熔化，然后降低高頻發(fā)生器的功率，僅讓輔助加熱器對硅料進行持續(xù)加熱，節(jié)約了能量。可見這種鑄錠爐既不會對熱量產生浪費，節(jié)約了能量，又由于全部硅料同時熔化，使熔體具有更好的溫度梯度，增強了產品晶向的一致性。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本申請實施例提供的一種鑄錠爐的正視剖面圖；
[0016]圖2為本申請實施例提供的一種鑄錠爐的俯視圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0018]本申請實施例提供的一種鑄錠爐如圖1和圖2所示，圖1為本申請實施例提供的一種鑄錠爐的正視剖面圖，圖2為本申請實施例提供的一種鑄錠爐的俯視圖。該鑄錠爐包括高頻發(fā)生器2和輔助加熱器3，其中，所述輔助加熱器3設置于石英坩禍4的外周部，所述高頻發(fā)生器2設置于所述輔助加熱器3的外周部。
[0019]利用上述鑄錠爐對硅料進行熔化時，先打開高頻電源，使高頻發(fā)生器2產生高頻電流，在爐內形成高頻磁場，該高頻磁場優(yōu)先使輔助加熱器3發(fā)熱，通過輔助加熱器3使石英坩禍4內的多晶硅料逐漸升溫，直到多晶硅料表面自發(fā)形成渦流，自身開始產生熱量，由于磁場產生的強對流，在較短的時間全部硅料完全熔化。待熔化過程結束、硅料溫度穩(wěn)定后，降低高頻發(fā)生器2的功率，僅讓輔助加熱器3對硅料進行持續(xù)加熱，通過定向凝固塊將硅料熔體釋放的熱量輻射到下爐腔內壁上，使硅料中形成一個豎直溫度梯度。促使坩禍內的硅料從底部開始凝固，向頂部生長，形成硅錠。通過上述描述可知，這種鑄錠爐既不會對熱量產生浪費，節(jié)約了能量，又由于全部硅料同時熔化，使硅料中形成一個穩(wěn)定的豎直溫度梯度，從而增強了產品晶向的一致性。
[0020]在上述鑄錠爐中，所述高頻發(fā)生器可以優(yōu)選為高頻線圈，其中，所述高頻發(fā)生器的頻率可以優(yōu)選為2.3ΜΗζο選取高頻發(fā)生器的頻率所遵循的原則為:能夠與輔助加熱器相匹配，使輔助加熱器能夠優(yōu)先在高頻電磁場中發(fā)熱，從而對硅料加熱。
[0021]在上述鑄錠爐中，所述輔助加熱器的材質可以優(yōu)選為石墨，另外，所述輔助加熱器與所述石英坩禍之間優(yōu)選的無縫接觸，這樣就既可以輔助加熱，又可以在石英坩禍高溫下軟化時，對石英坩禍起到支撐的作用。
[0022]在上述鑄錠爐中，還優(yōu)選的包括設置于所述輔助加熱器上部的絕緣蓋板5，且所述絕緣蓋板5的材質可以優(yōu)選為陶瓷。陶瓷材質的隔熱效果更好，這種絕緣蓋板就能夠進一步阻止硅料的熱量向外散失，從而進一步節(jié)約能量。
[0023]在上述鑄錠爐中，所述高頻發(fā)生器與所述輔助加熱器之間的距離可以優(yōu)選為3厘米至5厘米，這樣就既能保證具有足夠充分保證熱量利用效率，又能夠與鑄錠爐腔室空間相匹配，不至于占用較多的內部空間。
[0024]從上述技術方案中可以看出，這種鑄錠爐既不會對熱量產生浪費，節(jié)約了能量，又由于全部硅料同時熔化，溫度梯度的穩(wěn)定性好，從而增強了產品晶向的一致性。
[0025]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種鑄錠爐，其特征在于，包括高頻發(fā)生器和輔助加熱器，其中，所述輔助加熱器設置于石英坩禍的外周部，所述高頻發(fā)生器設置于所述輔助加熱器的外周部。
2.根據權利要求1所述的鑄錠爐，其特征在于，所述高頻發(fā)生器為高頻線圈。
3.根據權利要求2所述的鑄錠爐，其特征在于，所述高頻發(fā)生器的頻率為2.3ΜΗζο
4.根據權利要求1所述的鑄錠爐，其特征在于，所述輔助加熱器的材質為石墨。
5.根據權利要求4所述的鑄錠爐，其特征在于，所述輔助加熱器與所述石英坩禍之間無縫接觸。
6.根據權利要求1所述的鑄錠爐，其特征在于，還包括設置于所述輔助加熱器上部的絕緣蓋板。
7.根據權利要求5所述的鑄錠爐，其特征在于，所述絕緣蓋板的材質為陶瓷。
8.根據權利要求1所述的鑄錠爐，其特征在于，所述高頻發(fā)生器與所述輔助加熱器之間的距離為3厘米至5厘米。
【專利摘要】本申請公開了一種鑄錠爐，包括高頻發(fā)生器和輔助加熱器，其中，所述輔助加熱器設置于石英坩堝的外周部，所述高頻發(fā)生器設置于所述輔助加熱器的外周部。這種鑄錠爐既不會對熱量產生浪費，節(jié)約了能量，又由于全部硅料同時熔化，使硅料中形成一個穩(wěn)定的豎直溫度梯度，從而增強了產品晶向的一致性。
【IPC分類】C30B28-06, C30B29-06
【公開號】CN104674342
【申請?zhí)枴緾N201510126165
【發(fā)明人】周天群, 曾祥輝, 鐘錚
【申請人】重慶大全新能源有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月20日