多晶硅铸锭炉加热室的设计.pdf

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多晶硅铸锭炉加热室的设计

陈国红1,3，王晓军，姚文军。，苏文生。

(1、国防科学技术大学研究生院，湖南长沙410073；2、湖南证兴设备安装工程有限公司，
湖南株洲412003：3、中国电子科技集团公司第四十八研究所，湖南长沙410111)

摘要：加热室是多晶硅铸锭炉的关键部件之一。多晶硅锭的生长工艺过程都要通过加热室的调
整来实现。着重介绍了多晶硅铸锭炉加热室的结构设计。
关键词：多晶硅铸锭炉；加热室；石墨加热器；隔热层
中图分类号：TF063文献标识码：A文章编号：1004—4507(2007)07—0036—04

DesignabouttheHeatingChamberofP0lycrystallineSilicon
IngotProductionFurnace

CHENGuo—hong。～，WANGXiao-jun2，YAOWen-jun3，SUWen—sheng3

(1、GraduateCollegeofNationalDefenceandTechnologyUniversityChangsha410073，Hunan

2、HunanZhengxinequipmentinstallationengineeringco；Ltd．Zhuzhou412003，Hunan
3、The48thResearchInstituteofChinaElectronicTechnologyGroupCompany，Changsha410111，Hunan)

Abstract：Heatingchamberispivotalpartofthepolycrystallinesiliconingotproductionfurnace．Tech—
niqueprocessofgrowthofthepolycrystallinesiliconisbasedontheadjustmentoftheheatingchamber．
Thispapermainlyintroducethestructuredesignabouttheheatingchamberofthepolycrystallinesili—

coningotproductionfumace．

Keywords：Polycrystallinesiliconingotproductionfumace；Heatingchamber：GraphiteheatersTher—

ma1insulation

多晶硅铸锭炉是用于铸造大型多晶硅锭的设多晶硅铸锭炉的工作原理：将多晶硅料装入有
备，它是将硅料高温熔融后通过定向冷却冷凝结涂层的坩埚内后放在定向凝固块上，关闭炉膛后抽
晶，使其形成晶向一致的硅锭，从而达到太阳能电真空，加热待硅料完全熔化后，隔热笼缓慢往上提
池生产对硅片品质的要求。太阳能电池生产完整的升，通过定向凝固块将硅料结晶时释放的热量辐射
产业链如图l所示。从图中可以看出，多晶硅铸锭到下炉腔内壁上，使硅料中形成一个竖直温度梯
是整个光伏产业链中的基础工序。度。这个温度梯度使坩埚内的硅液从底部开始凝

收稿日期：2007．05．25
作者简介：陈国红(1972．)，男，湖南宁乡人，国防科学技术大学硕士研究生，高级工程师，主要从事热工设备的研制。

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曩●
硅料硅锭切割

．一

_．一_
太阳能电池板多晶硅芯片硅片

图1太阳能电池制造的典型工艺流程
1．石墨加热板；2．石墨加热板；3．角接器；4，石墨电极；
固，从熔体底部向顶部生长。硅料凝固后，硅锭经过5．支承环；6、7、8．碳、碳螺栓、螺母
退火、冷却后出炉即完成整个铸锭过程。
图2石墨加热器基本结构
加热室是多晶硅铸锭炉的心脏，其内装石墨加

热器、隔热层、坩埚和硅料等。多晶硅的生长工艺过2．1石墨加热器的设计计算
程必须通过加热室的调整来实现，因此，多晶硅铸该炉基本参数：
锭炉加热室的结构设计显得至关重要。额定功率：165kVA；
最大线电流：3800A；
1加热方式分析最大输出电压：25V。
加热器的接线方式(见图3)。
为使硅料熔融，必须采用合适的加热方式。从
加热的效果而言，感应加热和辐射加热均可以达到
所需的温度。如果采用感应加热的方式，由于磁场

是贯穿硅料进行加热，在硅料内部很难形成稳定的B
温度梯度，破坏晶体生产的一致性；而采用辐射加
热可以对结晶过程的热量传递进行精确控制，易于
在坩埚内部形成垂直的温度梯度，因此我们优先采C
用辐射加热的方式。

2加热器的设计图3石墨加热器接线方式

多晶硅铸锭炉加热器的加热能力必须超过由I线=3800A，口]得：，相=3800／X／3=2194A
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