專(zhuān)利名稱(chēng)：三為一體多晶硅定向結(jié)晶爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)多晶硅的裝置。
背景技術(shù)：
由于全球掀起的太陽(yáng)能利用熱潮，多晶硅材料奇缺，以多晶硅鑄錠提 供太陽(yáng)能電池片坯料的生產(chǎn)工序，己被絕大部分企業(yè)所采用。因此，多晶
硅鑄錠爐的生產(chǎn)廠家與日俱增，例如，國(guó)外最著名的專(zhuān)業(yè)廠商有GT-Solar、 EMC、 ALD、PVA等，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家更多，比較知名的有中電科技集團(tuán)48所、 紹興精工、上海漢虹、北京京運(yùn)通、常州華盛天龍等，其中精工與德國(guó)合 作，漢虹有日本背景，48所技術(shù)力量比較強(qiáng)，但沒(méi)有一家企業(yè)生產(chǎn)這種集 多功能于一身的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅專(zhuān)用冶金設(shè)備，也沒(méi)有見(jiàn)到國(guó)外有類(lèi)似商 品的報(bào)導(dǎo)。
現(xiàn)有技術(shù)中，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的多晶硅鑄錠爐多采用石墨熱場(chǎng)加熱器，以 電阻加熱的熱傳導(dǎo)方式緩慢加熱石英坩堝中的多晶硅， 一般熔化250公斤 左右爐料的時(shí)間達(dá)5-6小時(shí)；也有部分采用中頻感應(yīng)加熱，如果采用中頻 感應(yīng)加熱，由于固態(tài)多晶硅的導(dǎo)電性能極低，無(wú)法通過(guò)電磁感應(yīng)使其熔化， 也就不能體現(xiàn)出感應(yīng)加熱的長(zhǎng)處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種三為一體多晶硅定向結(jié)晶 爐，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中加熱方式的缺陷，并改進(jìn)其功能單一的不足。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明包括坩堝；所述的坩堝是無(wú)底復(fù)合陶瓷坩堝或水冷坩堝；在坩堝的二側(cè)安置感應(yīng)圈；在坩堝的上部安置一個(gè)等離子槍?zhuān)凰龅嫩釄濉?感應(yīng)圈以及等離子槍的前端安置在一個(gè)密封的爐中；在容器的上端側(cè)旁設(shè) 置一個(gè)加料口。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
由圖l可見(jiàn)本發(fā)明包括坩堝7;所述的坩堝7是無(wú)底復(fù)合陶瓷坩堝 或水冷坩堝；在坩堝7的二側(cè)安置感應(yīng)圈6;在坩堝7的上部安置一個(gè)等離 子槍9;所述的坩堝7、感應(yīng)圈6以及等離子槍9的前端安置在一個(gè)密封的 爐20中；在容器20的上端側(cè)旁設(shè)置一個(gè)加料口 11 。
本發(fā)明中增加等離子弧加熱系統(tǒng)，包括熔煉用等離子電源13、引弧機(jī) 構(gòu)14、等離子槍9，以及等離子槍回轉(zhuǎn)19和升降機(jī)構(gòu)17，所有與爐體結(jié)合 部都必須保持高溫條件下的動(dòng)態(tài)封密；圖中牽引機(jī)構(gòu)l、水管2、坩堝固 定機(jī)構(gòu)3、水冷卻機(jī)構(gòu)4、感應(yīng)電源5、窺視孔8、爐蓋旋轉(zhuǎn)器IO、等離子 槍固定機(jī)構(gòu)12、真空泵15、爐蓋升降機(jī)構(gòu)16、水管及電纜18。
為了改變現(xiàn)有多晶硅鑄錠爐均采用整體坩堝位移進(jìn)行定向凝固，本發(fā) 明采無(wú)底復(fù)合陶瓷坩堝或水冷坩堝，利用連續(xù)鑄錠技術(shù)生產(chǎn)鑄坯是本發(fā)明 不可分割組成部分；
多晶硅鑄坯的內(nèi)在質(zhì)直接影響電池片的的成品率，同時(shí)也將影響太陽(yáng) 能電池的光伏效率，通過(guò)多學(xué)科配合解決了質(zhì)量檢測(cè)與溫控、連鑄之間相 關(guān)連技術(shù)，從而改變了以往憑經(jīng)驗(yàn)操作的缺陷。
陽(yáng)極材料與坩堝嵌合技術(shù)。陽(yáng)極材料選擇必須考慮材料的導(dǎo)電性、使 用壽命及對(duì)多晶硅二次污染的影響。本發(fā)明采用一種新型功能陶瓷可以滿 足上述要求。本發(fā)明是將回轉(zhuǎn)等離子槍、連續(xù)式定向結(jié)晶與真空感應(yīng)熔煉相結(jié)合， 解決了固體多晶硅導(dǎo)電性能極低，無(wú)法進(jìn)行感應(yīng)加熱的難題；通過(guò)等離子 束高溫(5000K以上)快速加熱的特點(diǎn)，使固體硅材料迅速達(dá)到熔融狀態(tài)， 使電磁感應(yīng)加熱發(fā)揮作用。在高溫等離子弧與感應(yīng)加熱雙重作用下，使熔 化時(shí)間減少90%以上，節(jié)能高效，操作簡(jiǎn)便。
等離子束熔煉還具有對(duì)多晶硅的提純功能，以及進(jìn)行為達(dá)到提純效果 的多種冶金新工藝的操作，具備一機(jī)多用的功能。
在定向凝固過(guò)程中由于感應(yīng)加熱的電磁場(chǎng)作用，對(duì)熔池產(chǎn)生電磁攪拌， 有助于雜質(zhì)上浮，從而既能提高多晶硅內(nèi)在質(zhì)量，又能縮短定向凝固時(shí)間， 提高生產(chǎn)效率。
在等離子加熱、電磁感應(yīng)和定向結(jié)晶之間，通過(guò)對(duì)多晶體凝固溫度、 結(jié)晶狀態(tài)等參數(shù)的反饋，對(duì)熔池溫度場(chǎng)和牽引速度進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整，提 高質(zhì)量及其穩(wěn)定性。
本發(fā)明在采用等離子弧對(duì)多晶硅料熔煉時(shí)，同單一電阻或中頻加熱相 比，時(shí)間從五小時(shí)左右縮短到不足一小時(shí)。
采用等離子弧與感應(yīng)加熱相結(jié)合的加熱方式，可以在不同工藝階段既 可調(diào)節(jié)功率參數(shù)，還可以調(diào)節(jié)不同加熱組合方式，以滿足提純工藝和多晶 硅定向結(jié)晶的最佳化條件，這是一般多晶硅鑄錠爐所無(wú)法做到。
由于這種多功能爐在結(jié)構(gòu)上可以互為借用，若與多爐聯(lián)合使用相比，
其設(shè)備投資將可降低20%以上；
由于在進(jìn)行提純工藝后趁熱進(jìn)入定向鑄錠這一工序，與異爐提純操作 冷卻后，再加入單一功能的多晶硅鑄錠爐熔化鑄錠成坯相比，熱能將大大
節(jié)約，以250公斤鑄錠爐為例，至少可節(jié)省1000kwh電能。
權(quán)利要求
1.一種三為一體多晶硅定向結(jié)晶爐，包括坩堝(7)；其特征在于所述的坩堝(7)是無(wú)底復(fù)合陶瓷坩堝或水冷坩堝；在坩堝(7)的二側(cè)安置感應(yīng)圈(6)；在坩堝(7)的上部安置一個(gè)等離子槍(9)；所述的坩堝(7)、感應(yīng)圈(6)以及等離子槍(9)的前端安置在一個(gè)密封的爐(20)中；在容器(20)的上端側(cè)旁設(shè)置一個(gè)加料口(11)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三為一體多晶硅定向結(jié)晶爐，包括坩堝(7)；所述的坩堝(7)是無(wú)底復(fù)合陶瓷坩堝或水冷坩堝；在坩堝(7)的二側(cè)安置感應(yīng)圈(6)；在坩堝(7)的上部安置一個(gè)等離子槍(9)；所述的坩堝(7)、感應(yīng)圈(6)以及等離子槍(9)的前端安置在一個(gè)密封的爐(20)中；在容器(20)的上端側(cè)旁設(shè)置一個(gè)加料口(11)；本發(fā)明的有益效果是可以對(duì)硅材料實(shí)施提純工藝，又具有多晶硅定向結(jié)晶鑄錠的功能。
文檔編號(hào)C30B29/06GK101591805SQ20081003839
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者潘健武 申請(qǐng)人:上海今科新能源材料科技有限公司