本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能晶硅生長(zhǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種晶硅鑄錠爐。

背景技術(shù)：

鑄錠高效多晶硅/準(zhǔn)單晶是在鑄錠爐上采用誘導(dǎo)式方法鑄造結(jié)晶獲得的，再經(jīng)過(guò)開方，切片環(huán)節(jié)，可生產(chǎn)出的具有高轉(zhuǎn)換率的硅片。其主要工藝是通過(guò)在鑄錠爐石英坩堝的底部增加籽晶(多晶破碎料或單晶塊)，并在真空和保護(hù)氣氛狀態(tài)下，采用精確分段控溫，保證硅料融化時(shí)籽晶部分融化，由此長(zhǎng)出高效多晶或準(zhǔn)單晶硅錠。傳統(tǒng)的鑄錠爐，長(zhǎng)晶時(shí)固液界面呈W型，不利于邊緣鑄錠的排雜。而一般認(rèn)為，相對(duì)平整、中間微凸的固液界面利于邊緣鑄錠的排雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種能夠獲得相對(duì)平整、中間微凸的固液界面的晶硅鑄錠爐，以利于鑄錠排雜。

一種晶硅鑄錠爐，包括：爐體；隔熱籠，設(shè)置在爐體內(nèi)；熱交換臺(tái)，位于隔熱籠內(nèi)，熱交換臺(tái)的頂部用以承載坩堝；水冷盤，包括與所述熱交換臺(tái)底部接觸的導(dǎo)熱板、與所述導(dǎo)熱板的表面相接觸的冷卻水管，其中冷卻水管在所述導(dǎo)熱板的表面上自所述導(dǎo)熱板的中心向外圍以等速螺旋的方式延伸，所述冷卻水管的注水口對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)熱板的中心位置，出水口在所述導(dǎo)熱板表面上的投影靠近導(dǎo)熱板的邊緣，所述導(dǎo)熱板的中心與所述熱交換臺(tái)底部中心對(duì)應(yīng)，且所述導(dǎo)熱板的四周邊緣與所述熱交換臺(tái)底部四周邊緣重合。

上述晶硅鑄錠爐，螺旋形的冷卻水管的注水口設(shè)置在導(dǎo)熱板的中央位置，出水口位于導(dǎo)熱板的邊緣位置，這樣冷卻水進(jìn)入冷卻水管后先對(duì)熱交換臺(tái)底部的中部區(qū)域進(jìn)行散熱，帶走較多熱量，冷卻水經(jīng)過(guò)四周時(shí)水溫已升高故只帶走少量熱量，使得熱量主要通過(guò)熱交換臺(tái)的中部區(qū)域散熱，四周輔助散熱，且冷卻水管均勻分布，從而能獲得相對(duì)平整、中間微凸的固液界面，利于鑄錠排雜。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述注水口和出水口均垂直于所述導(dǎo)熱板的表面。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，晶硅鑄錠爐還包括隔熱底板，隔熱底板與隔熱籠能封閉在一起形成密閉腔室，注水口和出水口均朝所述隔熱底板延伸且穿過(guò)所述隔熱底板。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)熱板為銅板，所述冷卻水管為銅管，所述銅管焊接在所述銅板上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)熱板呈圓形或正方形。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括供水系統(tǒng)和回收系統(tǒng)，所述供水系統(tǒng)的供水口與所述冷卻水管的注水口連通，所述回收系統(tǒng)用以回收自出水口流出的熱水。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述供水系統(tǒng)具有流量控制裝置，用以控制單位時(shí)間內(nèi)冷卻水管中水的流量。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述水冷盤通過(guò)所述導(dǎo)熱板固定于所述熱交換臺(tái)的底部。

附圖說(shuō)明

圖1為一個(gè)實(shí)施例的晶硅鑄錠爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示晶硅鑄錠爐的水冷盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中A-A向的剖視圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

下面結(jié)合附圖，說(shuō)明本實(shí)用新型的晶硅鑄錠爐的較佳實(shí)施方式。

本實(shí)用新型提供一種晶硅鑄錠爐，能夠在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中獲得較為平整、中間微凸的固液界面，以利于鑄錠排雜。

參圖1，本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的晶硅鑄錠爐包括：爐體110、設(shè)置于爐體110內(nèi)的：可升降的隔熱籠120、熱交換臺(tái)130、置于熱交換臺(tái)130上的坩堝140、設(shè)置于坩堝140四周的石墨護(hù)板150、用以熔化坩堝140中的硅料的加熱裝置160、位于熱交換臺(tái)130、設(shè)置在熱交換臺(tái)130底部的水冷盤170及可升降的隔熱底板180。

隔熱底板180、隔熱籠120能夠一起形成封閉空腔，用以提供封閉的熱場(chǎng)。當(dāng)該封閉空腔形成時(shí)，熱交換臺(tái)130、坩堝140、石墨護(hù)板150、加熱裝置160、水冷盤170均是位于該封閉空腔內(nèi)。

參圖1，熱交換臺(tái)130頂部用以承載坩堝140。熱交換臺(tái)130的底部設(shè)置有水冷盤170。水冷盤170用以在長(zhǎng)晶階段開始時(shí)對(duì)熱交換臺(tái)130進(jìn)行散熱，可以使得熱量主要通過(guò)熱交換臺(tái)130的中部區(qū)域散熱，四周輔助散熱，從而獲得相對(duì)平整、中間微凸的固液界面，利于鑄錠排雜。

參圖2和圖3，在一個(gè)實(shí)施例中，水冷盤170包括導(dǎo)熱板172和冷卻水管174。其中，導(dǎo)熱板172的一個(gè)表面用以與熱交換臺(tái)130的底部接觸以傳導(dǎo)熱量。導(dǎo)熱板172的另一個(gè)表面與冷卻水管174的外壁接觸。

參圖2，一個(gè)實(shí)施例中，冷卻水管174在導(dǎo)熱板172的表面呈螺旋狀。其中，冷卻水管174自導(dǎo)熱板172的中心向外圍以等速螺旋的方式延伸，使得導(dǎo)熱板172表面上，自其中心向外圍的多圈冷卻水管174之間的間距均勻。同時(shí)冷卻水管174的注水口1741對(duì)應(yīng)于導(dǎo)熱板172的中心位置，出水口1743在導(dǎo)熱板172表面上的投影靠近導(dǎo)熱板172的邊緣。導(dǎo)熱板172與熱交換臺(tái)130的底部接觸后，導(dǎo)熱板172的中心與熱交換臺(tái)130底部中心對(duì)應(yīng)，且導(dǎo)熱板172的四周邊緣與熱交換臺(tái)130底部四周邊緣重合，以全面高效地接受熱交換臺(tái)130底部傳遞的熱量。

硅料加熱熔化階段結(jié)束，進(jìn)入長(zhǎng)晶階段。此時(shí)，自注水口1741向冷卻水管174中注入冷卻水。剛進(jìn)入冷卻水管174的水的溫度較低，在沿螺旋管道前進(jìn)的過(guò)程中先經(jīng)過(guò)導(dǎo)熱板172的中心位置，先對(duì)熱交換臺(tái)130底部的中部區(qū)域進(jìn)行散熱，從而能夠帶走熱交換臺(tái)130的中部區(qū)域的較多熱量。當(dāng)冷卻水流動(dòng)到導(dǎo)熱板172的四周位置時(shí)，冷卻水對(duì)熱交換臺(tái)130的四周區(qū)域進(jìn)行散熱，冷卻水經(jīng)過(guò)導(dǎo)熱板172四周時(shí)水溫已升高故只帶走少量熱量，從而實(shí)現(xiàn)熱量主要通過(guò)熱交換臺(tái)130的中部區(qū)域散熱，四周輔助散熱，而且冷卻水管174自導(dǎo)熱板172的中心向外圍均勻布置，橫向溫度梯度較小，從而獲得相對(duì)平整、中間微凸的固液界面，利于鑄錠排雜，進(jìn)而保證晶體的生長(zhǎng)質(zhì)量。

一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)熱板172為銅板，冷卻水管174為銅管，銅管焊接在銅板上。利用焊接工藝連接冷卻水管174與導(dǎo)熱板172，連接部位也可具有導(dǎo)熱的能力。

如有前文所述，導(dǎo)熱板172的四周邊緣與熱交換臺(tái)130底部四周邊緣重合。即導(dǎo)熱板172熱交換臺(tái)130底部外形一致。其中，導(dǎo)熱板172可以是圓形或正方形等利于均勻布置冷卻水管174的形狀。

水冷盤170通過(guò)導(dǎo)熱板172固定于熱交換臺(tái)130的底部，避免冷卻過(guò)程中意外掉落，保證散熱效果。進(jìn)一步地，水冷盤170與熱交換臺(tái)130可以是可拆卸式裝配，方便更換水冷盤170。

參圖1和圖3，注水口1741和出水口1743均垂直于導(dǎo)熱板172的表面，便于利用管道進(jìn)行供水和回收水。一個(gè)實(shí)施例中，晶硅鑄錠爐還包括隔熱底板180，隔熱底板180與隔熱籠120能封閉在一起形成密閉腔室。注水口1741和出水口1743均朝隔熱底板180延伸且穿過(guò)隔熱底板180。這樣，供水管道可以在封閉熱場(chǎng)以外方便地對(duì)冷卻水管174進(jìn)行供水，供水管道可以在爐體110內(nèi)部靈活布置。當(dāng)然，注水口1741和出水口1743都可以位于隔熱底板180上方。

在另一個(gè)實(shí)施例中，出水口1743也可以是沿導(dǎo)熱板172的表面延伸，不影響回收管道與出水口172的連通。

晶硅鑄錠爐還包括供水系統(tǒng)和回收系統(tǒng)，二者設(shè)置在爐體110外部。其中供水系統(tǒng)的供水口通過(guò)管道伸入爐體110內(nèi)與冷卻水管174的注水口1741連通，而回收系統(tǒng)則通過(guò)管道回收自出水口1743流出的熱水。

進(jìn)一步地，供水系統(tǒng)還具有流量控制裝置，用以控制單位時(shí)間內(nèi)冷卻水管174中水的流量，從而控制水冷盤170帶走的熱量，以便控制長(zhǎng)晶的速度。

另外，流入冷卻水管174的液體可以是水，如自來(lái)水、工業(yè)中水等。還可以其他的冷卻介質(zhì)，如化學(xué)合成的冷卻液。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。