一种多晶硅铸锭炉加热器的制作方法

本实用新型属于光伏设备技术领域，特别是涉及一种多晶硅铸锭炉加热器。

背景技术：

多晶硅铸锭炉主要包括坩埚、加热器、隔热笼和炉腔壳体，其中，炉腔壳体内设置有坩埚，坩埚置于石墨冷却块上，坩埚的上方设置有罩住坩埚上面和侧面的加热器，加热器为坩埚内的硅料提供加热源，形成炉腔壳体内的加热场。现有技术中的加热器通常包括位于坩埚上方的顶加热器和位于坩埚四周的侧加热器，其中，顶加热器由多块S型和U型的电阻拼接而成，侧加热器如图1所示，图1为现有技术中的单个侧加热器的示意图，其中，单个侧加热器由四块呈波浪型的电阻101依次首尾相连而成，顶加热器通过多个连接件与侧加热器组件连接为一体。与顶底加热方式相比，顶侧加热方式能够较方便的实现坩埚底部籽晶的保留，但是，由于侧部加热器设计的并不对称，且如图1中电阻的最左端并不是真正的U型，而是横向突出了一定距离，这样在其与相邻的另一个电阻相连接之后，该位置就出现一定距离的空隙，这就导致硅锭四边和四角的温度与中心的温度存在差异，这就导致硅锭拥有横向温度梯度，这是定向凝固过程中所不希望出现的情况，由此可见，侧加热器的形状、结构、发热功率和安装位置等参数需要进行精准的设计。现有的侧加热器长度多为1043mm，高度为280mm，厚度为22mm，材质为高纯等静压石墨，四侧通过弯板连接，整体通过三块吊装板固定在顶板上。

硅锭定向凝固过程所追求的是平坦或者微凸型的固液界面，这有利于硅锭中杂质的分凝排出，现有技术中的侧加热器的四个角处的加热能力有所欠缺，导致硅锭四个角处温度较低，通常四个角优先长晶透顶，这样长出的硅锭不仅表面难看且不能起到很好的排杂效果，而且现有的侧加热器只有280mm高，其上端与硅锭上端齐平，而硅锭下端的外部则不存在侧加热器， 这意味着硅锭上端与下端所受到的辐射热量是不均匀的，上下温差很大，这不仅会在硅锭内部造成很大的热应力，而且坩埚的上下端也容易因过大的温差导致热胀冷缩的不同步而破裂，造成很大的损失。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种多晶硅铸锭炉加热器，实现硅锭四个角处受热加强，使硅锭和坩埚侧面受热均匀，减小硅锭和坩埚的上端和下端之间的温差，降低坩埚受到的热冲击，避免坩埚破裂损失，并保证硅锭生长时具有平坦的固液界面，利于排出杂质和降低应力，以提高硅锭生长质量。

本实用新型提供的一种多晶硅铸锭炉加热器，包括顶加热器和位于所述顶加热器四周的下部的侧加热器，所述顶加热器利用至少二个吊装板与所述侧加热器连接，所述侧加热器包括四个形状相同且对称的首尾相接的加热器单体，每个所述加热器单体包括至少二个互连的U型加热部，且所述U型加热部的位于两侧的一边与相邻的另一个加热器单体的U型加热部的一边无缝连接。

优选的，在上述多晶硅铸锭炉加热器中，所述加热器单体具有预设纵向高度，所述预设纵向高度与多晶硅铸锭的高度相同。

优选的，在上述多晶硅铸锭炉加热器中，所述加热器单体的高度为350毫米至380毫米。

优选的，在上述多晶硅铸锭炉加热器中，所述加热器单体包括三个所述U型加热部，且位于两侧的所述U型加热部的边均为平直形状。

优选的，在上述多晶硅铸锭炉加热器中，相邻的所述加热器单体之间利用螺杆和螺母进行可拆卸式的连接。

优选的，在上述多晶硅铸锭炉加热器中，所述加热器单体的厚度范围为20毫米至39毫米。

优选的，在上述多晶硅铸锭炉加热器中，所述加热器单体的长度范围为1024毫米至1062毫米。

优选的，在上述多晶硅铸锭炉加热器中，所述顶加热器利用三个吊装板 与所述侧加热器连接。

优选的，在上述多晶硅铸锭炉加热器中，所述加热器单体为高纯等静压石墨加热器单体。

通过上述描述可知，本实用新型提供的多晶硅铸锭炉加热器，由于所述侧加热器包括四个形状相同且对称的首尾相接的加热器单体，每个所述加热器单体包括至少二个互连的U型加热部，且所述U型加热部的位于两侧的一边与相邻的另一个加热器单体的U型加热部的一边无缝连接，因此能够实现硅锭四个角处受热加强，使硅锭和坩埚侧面受热均匀，减小硅锭和坩埚上端和下端之间的温差，降低坩埚受到的热冲击，避免坩埚破裂损失，并保证硅锭生长时具有平坦的固液界面，利于排出杂质和降低应力，以提高硅锭生长质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的单个侧加热器的示意图；

图2为本申请实施例提供的第一种多晶硅铸锭炉加热器的侧加热器的加热器单体的示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心思想在于提供一种多晶硅铸锭炉加热器，实现硅锭四个角处受热加强，使硅锭和坩埚侧面受热均匀，减小硅锭和坩埚上端和下端之间的温差，降低坩埚受到的热冲击，避免坩埚破裂损失，并保证硅锭生长时具有平坦的固液界面，利于排出杂质和降低应力，以提高硅锭生长质量。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本 实用新型保护的范围。

本申请实施例提供的第一种多晶硅铸锭炉加热器，包括：顶加热器和位于所述顶加热器四周的下部的侧加热器，所述顶加热器利用至少二个吊装板与所述侧加热器连接，所述侧加热器包括四个形状相同且对称的首尾相接的加热器单体，正是由于该加热器单体形状相同且对称，因此能够保证多晶硅铸锭炉的四个面的位置受热更均匀，避免温度梯度的存在；

其中加热器单体如图2所示，图2为本申请实施例提供的第一种多晶硅铸锭炉加热器的侧加热器的加热器单体的示意图，每个所述加热器单体201包括至少二个互连的U型加热部2011，且所述U型加热部2011的位于两侧的一边与相邻的另一个加热器单体的U型加热部的一边无缝连接。

图2中所示的加热器单体的最左端并不是像现有技术中那样存在突出的横向部分，而是呈现竖直的形状，正是由于这样的设计才使得其与相邻的加热器单体连接之后，连接的位置不再存在缝隙，这就能够保证在该位置并不存在加热盲区，保证铸锭炉受热均匀，降低或避免温度梯度，提高硅锭的生长质量，当然这仅仅是举出一个使得相邻的U型加热部无缝连接的方式，其实并不仅限于这种方式。

通过上述描述可知，本申请实施例提供的第一种多晶硅铸锭炉加热器，由于所述侧加热器包括四个形状相同且对称的首尾相接的加热器单体，每个所述加热器单体包括至少二个互连的U型加热部，且所述U型加热部的位于两侧的一边与相邻的另一个加热器单体的U型加热部的一边无缝连接，因此能够实现硅锭四个角处受热加强，使硅锭和坩埚侧面受热均匀，减小硅锭和坩埚上端和下端之间的温差，降低坩埚受到的热冲击，避免坩埚破裂损失，并保证硅锭生长时具有平坦的固液界面，利于排出杂质和降低应力，以提高硅锭生长质量。

本申请实施例提供的第二种多晶硅铸锭炉加热器，是在上述第一种多晶硅铸锭炉加热器的基础上，还包括如下技术特征：

所述加热器单体具有预设纵向高度，所述预设纵向高度与多晶硅铸锭的高度相同。由于吊装板不变，现有侧加热器上端位置不变，不会超出硅锭上端，现有侧加热器高度加长，使硅锭下端受热与上端同步，在这种情况下，每个加热器单体就能够覆盖多晶硅铸锭的所有高度，保证每个高度上都会接 受相同的热量，保证硅锭的每个高度上都均匀受热。

本申请实施例提供的第三种多晶硅铸锭炉加热器，是在上述第二种多晶硅铸锭炉加热器的基础上，还包括如下技术特征：

所述加热器单体的高度为350毫米至380毫米。这种方案应用于现在最常用的G6炉中，现在的G6炉的铸锭高度在370-380mm之间，因此将加热器单体高度优选为350毫米至380毫米，整个硅锭侧部就都受到加热，侧部上下温度更均匀。

本申请实施例提供的第四种多晶硅铸锭炉加热器，是在上述第一种多晶硅铸锭炉加热器的基础上，还包括如下技术特征：

所述加热器单体包括三个所述U型加热部，且位于两侧的所述U型加热部的边均为平直形状。利用三个U型加热部，能够满足加热器单体的宽度的要求，而且加热均匀性效果更好，U型加热部的边为平直形状，能够保证四个角处加热能力明显优于现有技术中的加热器。

本申请实施例提供的第五种多晶硅铸锭炉加热器，是在上述第四种多晶硅铸锭炉加热器的基础上，还包括如下技术特征：

相邻的所述加热器单体之间利用螺杆和螺母进行可拆卸式的连接。这样就能够便于更换和安装，当某个加热器单体受损之后，可以方便的拆下并更换新的加热器单体，而并不会造成整个侧加热器报废。

本申请实施例提供的第六种多晶硅铸锭炉加热器，是在上述第一种至第五种的任一种多晶硅铸锭炉加热器的基础上，还包括如下技术特征：

所述加热器单体的厚度范围为20毫米至39毫米。需要说明的是，为了保证足够的强度，以防搬动过程中折断，要求该加热器单体的厚度至少为20mm，另一方面，由于炉台空间限制，要求其厚度就必须小于39毫米。

本申请实施例提供的第七种多晶硅铸锭炉加热器，是在上述第六种多晶硅铸锭炉加热器的基础上，还包括如下技术特征：

所述加热器单体的长度范围为1024毫米至1062毫米。需要说明的是，由于受到隔热笼的位置限制，因此加热器单体的长度范围不超过1062毫米。

本申请实施例提供的第八种多晶硅铸锭炉加热器，是在上述第七种多晶硅铸锭炉加热器的基础上，还包括如下技术特征：

所述顶加热器利用三个吊装板与所述侧加热器连接。需要说明的是，利 用所述三个吊装板就能够吊起所述侧加热器，不至于脱落，保证其工作稳定性，且节省成本。

本申请实施例提供的第九种多晶硅铸锭炉加热器，是在上述第八种多晶硅铸锭炉加热器的基础上，还包括如下技术特征：

所述加热器单体为高纯等静压石墨加热器单体。这种材质与现有技术一样，易于获得，成本较低。

当上述每个加热器单体的尺寸为1043mm*350mm*21.63mm时，单面加热器关于自身为对称结构，加热器整体前后左右对称，每个加热器单体的电阻均为21mΩ，使得硅锭四面受热均匀，硅锭单面上下端受热均匀，且硅锭四个角处受热均匀性加强，用上述加热器生长的硅锭质量更好，成品率更高，能够提高多晶硅锭的产量。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。