多晶硅定向凝固装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103351002A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103351002103351002A(43)申请公布日2013.10.16(21)申请号201310307458.7(22)申请日2013.07.20(71)申请人青岛隆盛晶硅科技有限公司地址266234山东省青岛市即墨市普东镇太阳能产业基地(72)发明人谭毅温书涛陈磊袁涛(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称多晶硅定向凝固装置(57)摘要本发明属于多晶硅提纯领域，具体涉及一种多晶硅定向凝固装置，包括炉体，炉体内放置有石英坩埚，石英坩埚外壁由内向外依次环绕设置有石墨发热体、保温套筒和感应线圈，石英坩埚底部设置有与炉体底部通连的拉锭机构，保温套筒的高度为石英坩埚高度的1.5～2倍，拉锭机构的上部为石墨螺旋板，石墨螺旋板内置的螺旋通道与拉锭机构的进气口相连通，石墨螺旋板的两侧边缘处开有的出气口。该装置能够很好的将石英坩埚侧壁在下拉过程中的热辐射拦截，有效的降低了侧壁的辐射散热，使定向凝固效果较常规定向凝固方式更好。该装置的升温时间短，保温时能耗小，同时冷却速度可控制，且晶体生长较常规的冷却方式好，能更好的实现定向凝固的效果。CN103351002ACN10352ACN103351002A权利要求书1/1页1.一种多晶硅定向凝固装置，包括炉体，炉体内放置有石英坩埚，石英坩埚外壁由内向外依次环绕设置有石墨发热体、保温套筒和感应线圈，石英坩埚底部设置有与炉体底部通连的拉锭机构，其特征在于保温套筒的高度为石英坩埚高度的1.5～2倍，拉锭机构的上部为石墨螺旋板，石墨螺旋板内置的螺旋通道与拉锭机构的进气口相连通，石墨螺旋板的两侧边缘处开有的出气口。2.根据权利要求1所述的多晶硅定向凝固装置，其特征在于石英坩埚和拉锭机构之间设置有石墨托板，且石墨托板与保温套筒内壁贴合。3.根据权利要求1所述的多晶硅定向凝固装置，其特征在于保温套筒的高度为石英坩埚高度的2倍。4.根据权利要求1所述的多晶硅定向凝固装置，其特征在于螺旋通道内所通气体为氩气。5.根据权利要求4所述的多晶硅定向凝固装置，其特征在于螺旋通道内的氩气的进气温度为5～30℃。6.根据权利要求1所述的多晶硅定向凝固装置，其特征在于螺旋通道为双螺旋结构。2CN103351002A说明书1/4页多晶硅定向凝固装置技术领域[0001]本发明属于多晶硅提纯领域，具体涉及一种多晶硅定向凝固装置。背景技术[0002]目前，我国已成为世界能源生产和消费大国，但人均能源消费水平还很低。随着经济和社会的不断发展，我国能源需求将持续增长，针对目前的能源紧张状况，世界各国都在进行深刻的思考，并努力提高能源利用效率，促进可再生能源的开发和应用，减少对进口石油的依赖，加强能源安全。[0003]作为可再生能源的重要发展方向之一的太阳能光伏发电近年来发展迅猛，其所占比重越来越大。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，中国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW。预计到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。预计2030年之前，中国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。[0004]太阳能光伏产业的发展依赖于对多晶硅原料的提纯。在对多晶硅原料进行提纯的过程中，存在一个关键的、必不可少的环节，就是对多晶硅原料进行定向凝固提纯，所用到的定向凝固技术广泛应用于冶金提纯领域。利用多晶硅原料中硅与金属杂质之间的分凝系数存在较大差异的这一特点，在凝固过程中，石英坩埚底端的硅液首先开始凝固，为达到分凝平衡，分凝系数小的杂质从凝固的硅中向液态不断扩散分离出来而聚集在液态，随着凝固不断进行，金属杂质在液态中的浓度越来越高，最后在铸锭的顶端凝固下来，凝固完成后在较高温度下保温一段时间，使各成分充分扩散以达到分凝平衡，最后将金属杂质含量较高的一端去除，得到提纯的多晶硅铸锭。[0005]目前定向凝固技术基本上都采用石英坩埚下拉的方式使多晶硅定向凝固，下拉是将石英坩埚逐渐拉出热场区域，由于目前保温套筒的高度和石英坩埚基本一致，所以下拉的石英坩埚部分暴露在炉体中，会像周围散发大量的热量，导致下拉部分的石英坩埚外壁温度小于中心温度，该方式会存在多晶硅沿着侧壁朝向中心生长，导致多晶硅中的金属性杂质向从四周向中心富集，轻则影响定向凝固除杂效果，重则导致定性凝固提纯多晶硅失败。另外，定向凝固技术基本上都采用拉锭机构上部采用水冷铜盘的设计对石英坩埚底部进行循环水冷却，使得硅熔体进行定向凝固，该种方式的冷源在熔炼的整个过程中都存在，这