一种多晶铸锭炉的制作方法

本实用新型涉及太阳能光伏领域，特别涉及一种多晶铸锭炉。

背景技术：

在太阳能光伏行业，铸锭是一种常用的技术路线，通过加热器加热融化硅料再通过热场和工艺制造温度梯度来进行定向凝固从而得到硅锭。在多晶的铸锭中，更大的投料量意味着更低的单位成本，而制约投料量的因素为现有设备热场的尺寸不足。现有技术铸造的四边形硅锭单炉最多产出36块硅棒，在这一方向的技术开发中，有的方案是更改隔热笼的形状来制备八边形多晶硅锭，但是这种方案增加的投料量有限。在更改热场、钢笼的基础下也只能产出45块硅棒。

因此，如何在现有的设备上增加投料量，降低单位铸锭的单位呈本成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多晶铸锭炉，该多晶铸锭炉的原料投放量显著提升，单次铸锭量增加，从而提高了硅锭铸锭效率，降低了铸锭的单位生产成本。

为实现上述目的，本实用新型提供一种多晶铸锭炉，包括圆筒状炉台，设于所述炉台内侧底部的圆形的ds台、设于所述ds台周部的圆筒状的侧部加热器和设于所述侧部加热器上方、与所述侧部加热器配合的圆形的顶部加热器，还包括设于所述炉台内表面用以取代隔热笼的隔热保温材料层。

可选地，所述隔热保温材料层包括设于所述炉台顶部的顶保温板、设于所述ds台下方的底保温板和设于所述炉台内周部的侧保温板。

可选地，所述隔热保温材料层为石墨层。

可选地，所述石墨层的厚度为40～90mm。

可选地，所述ds台内部设有供冷却水流经的水冷通道。

可选地，所述水冷通道沿所述ds台的径向延伸至所述ds台的中央，并向外呈螺旋状延伸至所述ds台外部。

可选地，所述水冷通道连通炉壳。

可选地，还包括用以检测所述水冷通道内冷却水流量的流量检测装置和用以调整冷却水流量的控制阀，所述控制阀与所述流量检测装置串接。

可选地，还包括设于所述ds台上方的圆形坩埚。

可选地，所述圆形坩埚的直径大于等于1500mm。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的多晶铸锭炉包括圆筒状的炉台和设置在炉台内侧底部的圆形的ds台，ds台用来防止坩埚及硅料，对硅料进行加热熔化；其次，在长晶过程中，ds台还起到对熔融状态下或固液两相状态下的硅料散热的作用，以提高长晶速度。ds台的周部设有用来对ds台上堆放的硅料进行加热的加热器；加热器主要包括两部分：设置在ds台外周的圆筒状的侧部加热器和设置侧部加热器上方也即ds台上方、和侧部加热器配合的顶部加热器。

通过顶部加热器和侧部加热器对放置在ds台上的硅料进行加热并使之熔化以便于冷却长晶。由于本实用新型及现有的炉台或炉壳为圆筒状的，为了提高加热器与炉台的匹配，减少炉膛内空间的浪费，侧部加热器圆筒状，以便于贴合炉台的形状，增大加热器内部的空间；顶部加热器为与侧部加热器配合的圆形，设置在侧部加热器的上方，与侧部加热器共同完成对硅料的加热并使之熔化。由于顶部加热器和侧部加热器为与炉台形状相配合，顶部加热器和侧部加热器的尺寸做的更大，内部所围空间更大，圆形的ds台的面积也相应增大，ds台上可放置的坩埚数量及投放的原料量也显著增加。使得单次铸锭产量提高，提高了铸锭效率，同时降低了单位铸锭成本。

另一方面，采用隔热保温材料层取代笨重且体积巨大的隔热笼，在实现保温隔热效果同时，减少了对炉台内部空间的占用，使得加热器的尺寸及圆形ds台的尺寸进一步增大，进一步提高了投料量和铸锭产量，降低了单位铸锭成本。

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为本实用新型实施例所提供的多晶铸锭炉的示意图；

图2为圆形坩埚的开方示意图。

其中：

1-炉台、2-ds台、3-侧部加热器、4-顶部加热器、5-顶保温板、6-底保温板、7-侧保温板、8-水冷通道、9-圆形坩埚。

具体实施方式

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。

铸锭是一种常用的技术路线，通过加热器加热融化硅料再通过热场和工艺制造温度梯度来进行定向凝固从而得到硅锭。在多晶的铸锭中，更大的投料量意味着更低的单位成本，而制约投料量的因素为现有设备热场的尺寸不足。热场这里指热系统，在多晶铸锭炉中具体包括加热器和ds台2等。ds台2则指设置在炉台1(或炉膛)内侧底部用来放置盛有原料的坩埚的石墨台，在硅料长晶过程中，ds台2还起到与硅料进行热交换对硅料进行冷却的作用。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本实用新型实施例所提供的多晶铸锭炉的示意图，图2为圆形坩埚的开方示意图。

本实用新型所提供的多晶铸锭炉，包括圆筒状的炉台1和设置在炉台1内的加热器及ds台2；ds台2用来防止盛有硅料的坩埚，通常为石墨台，加热器包括顶部加热器4和侧部加热器3，ds台2位于顶部加热器4和侧部加热器3所围的空间内且设置在炉台1内侧的底部；为了与炉台1的结构相适应，提高炉台1内部空间的利用率，侧部加热器3为与炉台1向贴合的圆筒状，顶部加热器4则为与侧部加热器3相配和的圆形，设置在顶部加热器4和侧部加热器3之间的ds台2也为圆形(圆柱形)；通过上述设置，顶部加热器4和侧部加热器3的尺寸相对传统矩形加热器的尺寸显著提升，内部所围空间增大，圆形的ds台2与侧部加热器3的形状匹配，使ds台2的面积增大，ds台2所能承载的原料两增加。

另一方面，炉台1内表面不再设置隔热笼，而是通过隔热保温材料层取代隔热笼，相对于笨重且体积庞大的金属笼，隔热保温材料层在实现相同的隔热保温效果的同时，减少了对炉台1内空间的占用，使得加热器及ds台2的尺寸有了进一步增大，原料投放量及单次铸锭产量显著提升，提高铸锭效率的同时降低了单位铸锭成本。

下面结合具体实施例对本实用新型所提供的多晶铸锭炉进行更加详细的介绍。

在本实用新型所提供的一种具体实施例中，多晶铸锭炉的炉台1为圆筒状，内表面设置隔热保温材料层，隔热保温材料层一般为石墨层，且厚度通常在40～90mm，相对于笨重且体积庞大的金属隔热笼，减少了对炉台1内部空间的占用。隔热保温材料层可以包括设置在炉台1的内周的侧保温板7和设置在炉台1内侧顶部的顶保温板5；侧保温板7与炉台1的内周贴合，顶保温板5与炉台1的顶部贴合。当然为了提升隔热保温效果，还可以在ds台2的下方设置底保温板6，下保温板竖直设置对ds台2形成支撑。

侧部加热器3为与炉台1配合的圆筒状，在保证与炉台1的贴合的同时能够增大侧部加热器3的尺寸及内部的空间，采用圆形(圆柱形)的ds台2可以时ds台2更好的拟合侧部加热器3的形状，提高ds台2的面积和原料投放量。侧部加热器3的上方也即ds台2的上方设有与侧部加热器3配合的顶部加热器4，为了与侧部加热器3配合，形成对ds台2上防止的原料加热，顶部加热器4为圆形，与侧部加热器3形成一个倒扣的筒状结构，将ds台2围在筒状结构的内部，便于将热量高效地传递的ds台2上方的原料。

硅料熔化后需要经历冷却长晶，本实用新型所提供的圆形的ds台2内部还设有水冷通道8，水冷通道8具体设置在ds台2的底部并与连接延伸至炉壳。水冷通道8沿ds台2的径向传入ds台2的中央并呈螺旋状沿ds台2的周向布满整个ds台2后穿出ds台2，从而显著提高了ds台2的冷却能力。

为了便于精确的控制ds台2的冷却效果，提供最适合的长晶温度梯度，并维持固液界面的稳定，水冷通道8的入口端还设有检测冷却水流量的流量检测装置，流量检测装置可以采用现有的流量计，此外流量检测装置还串接有控制阀，通过调整控制阀的开度对冷却水流量进行调整，以便于精确的控制ds台2对硅料的冷却，加快长晶进度。

与传统的方形坩埚不同，本实用新型所提供的多晶铸锭炉还包括设置在ds台2上方的圆形坩埚9，坩埚的形状与ds台2的形状相匹配，提高了坩埚的体积及容量，增大单次的原料投放量。由于圆筒状侧部加热器3及圆形的ds台2的设置，使得ds台2的面积增大，相应的圆形坩埚9的尺寸也对应增大，一般来说，坩埚的半径不小于1500mm，通过如图2所示的开方，单次铸锭量可由传统的36块提升至57块，显著提高了单次铸锭的产量。提高了铸锭效率，降低了单位铸锭成本。

以上对本实用新型所提供的多晶铸锭炉进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。