多晶硅铸锭用二次加料装置

摘要

本发明涉及一种多晶硅铸锭用二次加料装置，包括料筒总成、进出气总成、加料管移动总成和加料管总成；所述进出气总成包括：与铸锭炉炉腔相通的炉腔进出气口（12）、与料筒相通的料筒进出气口（14）以及连接炉腔进出气口（12）和料筒进出气口（14）的进气管（13）；所述加料管移动总成包括：上波纹管（5）、下波纹管（7）、连接上下波纹管的法兰、固定在铸锭炉炉台上的导杆（8）和固定在连接上下波纹管的法兰上的导套（6）；所述加料管总成包括：上加料管（4）和下加料管（9）以及设置在料筒（2）和上加料管（4）之间的截止阀（3）。本发明二次加料装置既能提高多晶硅铸锭石英坩埚的利用率，提高单台铸锭炉的产能，又能保证加料管的使用寿命，降低铸锭成本。

权利要求

1.一种多晶硅铸锭用二次加料装置，其特征在于：所述装置包括料筒总成、进出气总成、加料管移动总成和加料管总成；

所述料筒总成包括：料筒（2）和盖在其上的料筒上盖（1）；

所述进出气总成包括：与铸锭炉炉腔相通的炉腔进出气口（12）、与料筒相通的料筒进出气口（14）以及连接炉腔进出气口（12）和料筒进出气口（14）的进气管（13）；

所述加料管移动总成包括：上波纹管（5）、下波纹管（7）、连接上下波纹管的法兰、固定在铸锭炉炉台上的导杆（8）和固定在连接上下波纹管的法兰上的导套（6）；

所述加料管总成包括：分成上下两节的上加料管（4）和下加料管（9）以及设置在料筒（2）和上加料管（4）之间的截止阀（3）；

所述料筒（2）位于整个装置的最上部；

所述加料管移动总成的上波纹管（5）上端通过上法兰与截止阀（3）固定连接，下波纹管（7）的下端与铸锭炉炉盖（11）上的法兰连接；

所述加料管总成的上加料管（4）和下加料管（9）分别位于上波纹管（5）和下波纹管（7）内，上加料管（4）的上端固定在上波纹管（5）的上法兰上，下加料管（9）的上端固定在下波纹管（7）的上法兰上，下加料管（9）下端穿过铸锭炉热场上保温套（10），上加料管（4）下端插入下加料管（9）中。

2.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭用二次加料装置，其特征在于：所述上加料管（4）为不锈钢材质，下加料管（9）为石英或石墨材质。

3.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭用二次加料装置，其特征在于：所述料筒（2）为不锈钢材质，料筒（2）内壁涂覆特氟龙，与料筒相通的料筒进出气口（14）设在料筒上盖（1）上。

说明书

多晶硅铸锭用二次加料装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种多晶硅铸锭用二次加料装置。属于光伏行业生产过程中的多晶硅铸锭领域。

[0002] 目前多晶硅铸锭采用的方式是，在石英坩埚中装入硅料，在铸锭炉中高温熔化，然后从底部冷却，定向凝固形成铸锭。由于装入坩埚的硅料为大小不一的块状硅料，料之间有一定的空隙，硅料融化后坩埚上部会有一定的余量。如果在硅料融化后在坩埚中再次加入一定量的硅料，可以提高铸锭石英坩埚的利用率，提高单台铸锭炉的产能，降低铸锭生产成本。

[0003] 中国专利（CN201624086）提供了一种用于多晶炉的二次加料装置，该装置能够在硅料融化后再次加入一定量的硅料，达到二次加料的目的。但是，该装置所用的加料管始终要保持在原位置，一半在热场中一半在热场外，受热不均加料管容易断裂并且在热场中受到硅蒸汽的腐蚀，使用寿命很短，而使用耐高温耐腐蚀材料的加料管，价格又很昂贵。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种既能提高多晶硅铸锭石英坩埚的利用率，提高单台铸锭炉的产能，又能延长加料管的使用寿命，降低铸锭成本的多晶硅铸锭用二次加料装置。

[0005] 本发明的目的是这样实现的：一种多晶硅铸锭用二次加料装置，包括料筒总成、进出气总成、加料管移动总成和加料管总成；

[0006] 所述料筒总成包括：料筒和盖在其上的料筒上盖；

[0007] 所述进出气总成包括：与铸锭炉炉腔相通的炉腔进出气口、与料筒相通的料筒进出气口以及连接炉腔进出气口和料筒进出气口的进气管；

[0008] 所述加料管移动总成包括：上波纹管、下波纹管、连接上下波纹管的法兰、固定在铸锭炉炉台上的导杆和固定在连接上下波纹管的法兰上的导套；

[0009] 所述加料管总成包括：分成上下两节的上加料管和下加料管以及设置在料筒和上加料管之间的截止阀；

[0010] 所述料筒位于整个装置的最上部；

[0011] 所述加料管移动总成的上波纹管上端通过上法兰与截止阀固定连接，下波纹管的下端与铸锭炉炉盖上的法兰连接；

[0012] 所述加料管总成的上加料管和下加料管分别位于上波纹管和下波纹管内，上加料管的上端固定在上波纹管的上法兰上，下加料管的上端固定在下波纹管的上法兰上。上加料管下端插入下加料管中，下加料管下端穿过铸锭炉热场上保温套。

[0013] 本发明的有益效果是：

[0014] 1、使用本发明实现了铸锭过程的多次加料，在坩埚中硅料融化完全后，再次往坩埚中加入一定量的硅料，填补坩埚上部空余的空间，提高了坩埚的利用率，提高了单台炉台的产能。

[0015] 2、硅锭高度增加，硅锭受杂质反扩散和坩埚底部杂质扩散的影响相对减小，因而硅锭的良品率也会得到提高。

[0016] 3、加料管能够在加料时伸入热场，非加料时间保持在热场外面，加料管在热场中的时间大大缩短，加料管的使用寿命得到极大提高。

附图说明

[0017] 图1为本发明多晶硅铸锭用二次加料装置非加料状态结构示意图。

[0018] 图2为本发明多晶硅铸锭用二次加料装置加料状态结构示意图。

[0019] 图中附图标记：

[0020] 料筒上盖1、料筒2、截止阀3、上加料管4、上波纹管5、导套6、下波纹管7、导杆8、下加料管9、保温套10、铸锭炉炉盖11、炉腔进出气口12、进气管13、料筒进出气口14。

具体实施方式

[0021] 参见图1~2，图1为本发明多晶硅铸锭用二次加料装置非加料状态结构示意图。图2为本发明多晶硅铸锭用二次加料装置加料状态结构示意图。由图1和图2可以看出，本发明多晶硅铸锭用二次加料装置，由料筒总成、进出气总成、加料管移动总成和加料管总成组成。

[0022] 所述料筒总成包括：盛料的料筒2和盖在其上的料筒上盖1。

[0023] 所述进出气总成包括：与铸锭炉炉腔相通的炉腔进出气口12、与料筒相通的料筒进出气口14以及进气管13。

[0024] 所述加料管移动总成包括：上波纹管5、下波纹管7、连接上下波纹管的法兰、固定在铸锭炉炉台上的导杆8和固定在连接上、下波纹管的法兰上的导套6。

[0025] 所述加料管总成包括：分成上下两节的上加料管4和下加料管9、设置在料筒2和上加料管4之间的截止阀3。

[0026] 所述料筒2位于整个装置的最上部。料筒2为不锈钢材质，内壁均匀涂特氟龙处理。与料筒相通的料筒进出气口14设在料筒上盖1上。

[0027] 所述进出气总成的炉腔进出气口12与料筒进出气口14之间用进气管13连通，保持料筒内和炉腔内气压相等。

[0028] 所述加料管移动总成的上波纹管5上端通过上法兰与截止阀3固定连接，下波纹管7的下端与铸锭炉炉盖11上的法兰连接。铸锭炉炉台上固定一个水平基座，导杆8固定在基座上且垂直于基座。导套固定在上下波纹管连接的法兰上。下加料管下端下限位位于硅液面到铸锭炉热场上保温套底面之间，上限位高于铸锭炉热场上保温套顶面。下加料管位于下限位时，上加料管的低端仍在下加料管内。

[0029] 所述加料管总成的上加料管4和下加料管9分别位于上波纹管5和下波纹管7内，上加料管4的上端固定在上波纹管5的上法兰上，下加料管9的上端固定在下波纹管7的上法兰上。下加料管9下端穿过铸锭炉热场上保温套10。加料时下加料管伸进热场内，如图2所示，加料完成后，将下加料管提出热场，如图1所示。为了防止硅料外泄和方便下加料管上下移动，上加料管4外径小于下加料管9的内径，上加料管4下端插入下加料管9中。上加料管4为不锈钢材质，下加料管9为石英或石墨材质。

[0030] 下面结合优选的具体实施实例对本发明做进一步说明：

[0031] 使用本发明进行铸锭，坩埚中一次投料量为280Kg，在料筒中加入硅料150Kg。按照正常铸锭工艺进行加热化料，等坩埚内硅料融化完全后，将加料管移下来，打开截止阀，进行加料，持续加料10分钟后，关闭截止阀。硅料完全融化后，按照上述步骤再次进行加料，如此重复，直到料筒中的硅料完全加完。等硅料完全融化后，进入长晶程序，完成长晶过程。出锭后，硅锭完好，硅锭检验品质和正常铸锭的硅锭并无区别。

[0032] 检测结果如下：

[0033] 表1.同一炉台二次加料硅锭和正常硅锭检测数据

[0034]硅锭 硅锭重量(kg) 类型(P/N)顶电阻率(Ω·cm) 底电阻率(Ω·cm) 平均少子寿命(μs)正常硅锭 282.3 P 1.5 2.2 4.13
正常硅锭 282.3 P 1.2 2.0 4.45
正常硅锭 282.1 P 1.4 2.1 3.84
二次加料锭431.5 P 1.3 2.1 4.68
二次加料锭432.1 P 1.4 2.3 4.43
二次加料锭431.8 P 1.3 2.1 3.96

[0035] 表2.单台多晶炉成本和效益核算如下表：

[0036]

[0037] 从对比结果看，使用该发明的铸锭炉，单台每月产能提高20%以上，坩埚成本节省20%。