專利名稱：連續(xù)式多晶硅提純結(jié)晶爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種多晶硅冶煉設(shè)備，為太陽(yáng)能光伏行業(yè)用多晶硅材料 的連續(xù)式提純結(jié)晶設(shè)備。
二背景技術(shù)：
多晶硅具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)用于電 子、太陽(yáng)能光伏行業(yè)、航天、航空、信息、交通、通訊等領(lǐng)域，市場(chǎng)需求將 越來(lái)越大。目前多晶硅材料的提純，基本分為物理冶金法和改良西門(mén)子法， 改良西門(mén)子法投資大、污染嚴(yán)重、成本高、技術(shù)要求高。
三、 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種利用物理冶金法的連續(xù)式多晶硅提純結(jié) 晶設(shè)備，將熔融的硅料澆入經(jīng)預(yù)熱的坩堝內(nèi)，在提純結(jié)晶爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)多晶硅產(chǎn) 品的連續(xù)提純結(jié)晶，具有工藝簡(jiǎn)單、污染小、成本低、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的:它主要由預(yù)熱爐、提純結(jié)晶爐、電動(dòng)拖車 等組成。
預(yù)熱爐用于坩堝的預(yù)熱處理，預(yù)熱爐為梭式窯結(jié)構(gòu)，包括爐體、臺(tái)車、 升降門(mén)、坩堝、加熱系統(tǒng)、電氣控制部分等組成，預(yù)熱爐爐體為高溫耐火材 料砌成，頂部為拱型，U型硅鉬棒加熱元件兩邊垂吊，臺(tái)車位于爐體下部， 升降門(mén)在爐體前后各設(shè)置一個(gè)，坩堝放在臺(tái)車上；
提純結(jié)晶爐包括爐體、臺(tái)車、升降門(mén)、加熱系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)等組成；提 純結(jié)晶爐爐體為隧道式，爐體頂部為拱型，用高溫剛玉莫來(lái)石耐火材料、氧化鋁空心球、莫來(lái)石輕質(zhì)磚等砌成，兩組u型硅鉬棒加熱元件兩邊垂吊，在
結(jié)晶區(qū)u型硅鉬棒有效加熱端的尺寸呈逐步縮短排列，沿爐體長(zhǎng)度方向分為 高溫靜置區(qū)A、降溫區(qū)B、結(jié)晶區(qū)J、冷卻區(qū)D;
臺(tái)車用耐火材料砌成，設(shè)置有漏料槽，下有四輪；升降門(mén)為電動(dòng)方式。 加熱采用SCR控制方式；降溫系統(tǒng)采用間接隔套降溫方式；
電動(dòng)拖車由電機(jī)、減速機(jī)、鏈條、拖車等組成，實(shí)現(xiàn)臺(tái)車由預(yù)熱爐到提 純結(jié)晶爐的擺渡。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
1、 本實(shí)用新型采用預(yù)熱爐和提純結(jié)晶爐組合使用，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)， 產(chǎn)量高。
2、 本實(shí)用新型具有生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。
3、 本實(shí)用新型具有污染小的優(yōu)點(diǎn)。
4、 本實(shí)用新型采用多溫區(qū)控制及加熱功率的特殊布置，具有定向冷卻 的特點(diǎn)。
5、 本實(shí)用新型具有投資小、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。 本實(shí)用新型連續(xù)式多晶硅提純結(jié)晶爐，在連續(xù)式爐中實(shí)現(xiàn)定向冷卻，有
利于硅提純合格率的提高，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實(shí)用新型的預(yù)熱爐結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本實(shí)用新型結(jié)晶區(qū)的間接隔套風(fēng)冷結(jié)構(gòu)圖。 圖4是本實(shí)用新型的結(jié)晶區(qū)加熱元件布置圖。其中
1-一推進(jìn)器 2—-電動(dòng)拖車 3—-結(jié)晶爐前升降門(mén) 4—-結(jié)晶爐 5—-結(jié)晶爐后升降門(mén)6---外軌道 7---預(yù)熱爐前升降門(mén) 8---預(yù)熱爐 8-1---U型硅鉬棒 8-2---耐火材料 8-3-—坩堝 9---預(yù)熱爐后升 降門(mén) 10-—臺(tái)車 a—-冷風(fēng)進(jìn)口 b-一熱氣出口 A---高溫靜置區(qū) B-—降溫區(qū)J-一結(jié)晶區(qū) D—-冷卻區(qū) c---隔套 R---U型硅鉬棒 T-一高溫耐火材料
五、實(shí)現(xiàn)方式
本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)式多晶硅提純結(jié)晶爐，它主要由預(yù)熱爐、提純 結(jié)晶爐、電動(dòng)拖車等組成，包括推進(jìn)器(1)、電動(dòng)拖車(2)、升降門(mén)(3) (5) (7) (9)、結(jié)晶爐(4)、外軌道(6)、預(yù)熱爐(8)、臺(tái)車(10)構(gòu)成。 推進(jìn)器(1)為液壓推進(jìn)，通過(guò)液壓站提供動(dòng)力來(lái)源，位于結(jié)晶爐(4)的正 前部，預(yù)熱爐(8)用于坩堝的預(yù)熱處理，預(yù)熱爐(8)為梭式窯結(jié)構(gòu)，爐膛 頂部為拱型結(jié)構(gòu)，前后設(shè)有可自由升降密封門(mén)(7) (9)，預(yù)熱爐(8)用 于臺(tái)車(10)和上面坩堝的預(yù)熱，預(yù)熱爐(8)內(nèi)采用U型硅鉬棒(8-1)兩 側(cè)垂直加熱，預(yù)熱爐(8)的爐體用耐高溫剛玉莫來(lái)石、氧化鋁空心球等耐 火材料(8-2)砌成，需要預(yù)熱的坩堝(8-3)放置在臺(tái)車(10)上。
提純結(jié)晶爐(4)內(nèi)部為拱型隧道式，按照車位采用多溫區(qū)控制，結(jié)晶爐 (4)爐體通過(guò)動(dòng)密封罩在可水平運(yùn)動(dòng)連續(xù)的臺(tái)車(10)上，為了保證結(jié)晶 爐(4)內(nèi)部溫度的穩(wěn)定性，在其前后設(shè)有可自由升降的密封門(mén)(3) (5) 外軌道(6)與結(jié)晶爐(4)平行設(shè)置，用于臺(tái)車(10)的循環(huán)。電動(dòng)拖車(2) 由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)、鏈條等組成，在結(jié)晶爐(4)前后各設(shè)一套，用于外 軌道(6)上臺(tái)車與結(jié)晶爐(4)內(nèi)部臺(tái)車的擺渡。提純結(jié)晶爐(4)包括爐體、臺(tái)車、升降門(mén)、加熱系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)等組成; 提純結(jié)晶爐爐體為隧道式，用高溫剛玉莫來(lái)石耐火材料(T)、氧化鋁空心 球、莫來(lái)石輕質(zhì)磚等砌成，提純結(jié)晶爐(4)的頂部為拱型，兩組U型硅鉬 棒(R)加熱元件兩邊垂吊，在結(jié)晶區(qū)兩組U型硅鉬棒(R)有效加熱端的尺 寸呈逐步縮短排列，沿爐體長(zhǎng)度方向分為高溫靜置區(qū)A、降溫區(qū)B、結(jié)晶區(qū)J、 冷卻區(qū)D;為了改善結(jié)晶爐(4)在結(jié)晶區(qū)的降溫效果，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶區(qū)溫度場(chǎng) 分布的有效控制，減小降溫氣流對(duì)爐膛的干擾，在結(jié)晶區(qū)J爐膛兩側(cè)采用間 接隔套風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，其下部設(shè)有冷風(fēng)進(jìn)口a，頂側(cè)部設(shè)有熱氣出口b，冷空氣 從下部冷風(fēng)進(jìn)口a流入，帶走由爐膛產(chǎn)品釋放的熱量，經(jīng)頂側(cè)部熱氣出口b 排出；臺(tái)車(10)上部設(shè)置有支撐臺(tái)面，側(cè)部設(shè)漏液收集槽，下部設(shè)導(dǎo)熱槽 等結(jié)構(gòu)，可以提高坩堝下部的溫度，也可以防止少量漏液引起卡車事故。臺(tái) 車(10)與提純結(jié)晶爐(4)采用曲封+砂封密封結(jié)構(gòu)，減少冷空氣進(jìn)入爐內(nèi)， 臺(tái)車(10)下部設(shè)有四輪，軸承為耐溫軸承。
提純結(jié)晶爐(4)的結(jié)晶區(qū)為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品由下而上的定向冷卻的效果， 在結(jié)晶區(qū)設(shè)置多個(gè)控制溫區(qū)，并在結(jié)晶區(qū)逐步縮短U型硅鉬棒(R)的有效 加熱端的尺寸，以減小功率在下部的布置。
權(quán)利要求1、一種連續(xù)式多晶硅提純結(jié)晶爐，其特征在于它由預(yù)熱爐(8)、提純結(jié)晶爐(4)、電動(dòng)拖車等組成，它包括推進(jìn)器(1)、電動(dòng)拖車(2)、升降門(mén)(3)(5)(7)(9)、提純結(jié)晶爐(4)、外軌道(6)、預(yù)熱爐(8)、臺(tái)車(10)，推進(jìn)器(1)為液壓推進(jìn)，位于結(jié)晶爐(4)的正前部，預(yù)熱爐(8)為梭式窯結(jié)構(gòu)，爐膛頂部為拱型結(jié)構(gòu)，預(yù)熱爐(8)前、后設(shè)有可自由升降密封門(mén)(7)(9)，U型硅鉬棒(8-1)加熱元件兩邊垂吊，預(yù)熱的坩堝(8-3)放置在臺(tái)車(10)上；提純結(jié)晶爐(4)包括爐體、臺(tái)車、升降門(mén)、加熱系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)等組成，提純結(jié)晶爐(4)爐體為隧道式，頂部為拱型，兩組U型硅鉬棒(R)加熱元件兩邊垂吊，在結(jié)晶區(qū)兩組U型硅鉬棒(R)有效加熱端的尺寸呈逐步縮短排列，沿爐體長(zhǎng)度方向分為高溫靜置區(qū)A、降溫區(qū)B、結(jié)晶區(qū)J、冷卻區(qū)D，在結(jié)晶區(qū)J爐膛兩側(cè)采用間接隔套風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，臺(tái)車(10)上部設(shè)置有支撐臺(tái)面，側(cè)部設(shè)漏液收集槽，下部設(shè)導(dǎo)熱槽，臺(tái)車(10)與提純結(jié)晶爐(4)采用曲封+砂封密封，臺(tái)車(10)下部設(shè)有四輪，軸承為耐溫軸承；電動(dòng)拖車(2)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)、鏈條等組成，在結(jié)晶爐(4)前后各設(shè)一套，實(shí)現(xiàn)外軌道(6)上臺(tái)車與結(jié)晶爐(4)內(nèi)部臺(tái)車的擺渡。
2、 如權(quán)利要求l所述的連續(xù)式多晶硅提純結(jié)晶爐，其特征在于預(yù)熱爐 (8)的爐體用耐高溫剛玉莫來(lái)石、氧化鋁空心球等耐火材料砌成，提純結(jié)晶爐(4)的用耐高溫剛玉莫來(lái)石、氧化鋁空心球等耐火材料砌成。
3、 如權(quán)利要求l所述的連續(xù)式多晶硅提純結(jié)晶爐，其特征在于結(jié)晶 區(qū)J爐膛兩側(cè)采用間接隔套風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，其下部設(shè)有冷風(fēng)進(jìn)口a，頂側(cè)部設(shè)有 熱氣出口b。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)式多晶硅提純結(jié)晶爐，屬于一種多晶硅冶煉設(shè)備，為太陽(yáng)能光伏行業(yè)用多晶硅材料的連續(xù)式提純結(jié)晶設(shè)備。它主要由預(yù)熱爐、提純結(jié)晶爐、電動(dòng)拖車等組成，預(yù)熱爐用于坩堝的預(yù)熱處理，預(yù)熱爐為梭式窯結(jié)構(gòu)，包括爐體、臺(tái)車、升降門(mén)、坩堝、加熱系統(tǒng)、電氣控制部分等組成，提純結(jié)晶爐包括爐體、臺(tái)車、升降門(mén)、加熱系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)等組成；提純結(jié)晶爐爐體為隧道式，爐體頂部為拱型，兩組U型硅鉬棒加熱元件兩邊垂吊，沿爐體長(zhǎng)度方向分為高溫靜置區(qū)、降溫區(qū)、結(jié)晶區(qū)、冷卻區(qū)，本實(shí)用新型采用預(yù)熱爐和提純結(jié)晶爐組合使用，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)量高，生產(chǎn)成本低，污染小，投資小、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，本實(shí)用新型在連續(xù)式爐中實(shí)現(xiàn)定向冷卻，有利于硅提純合格率的提高，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C30B29/06GK201254620SQ20082003037
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者朱振明, 陳躍峰 申請(qǐng)人:咸陽(yáng)華光窯爐設(shè)備有限公司