硅芯方锭铸锭装置的制作方法

本实用新型涉及一种硅芯方锭铸锭装置，属于多晶硅生产技术领域。

背景技术：

多晶硅铸锭装置是一种硅原料重融设备，用于低成本生产太阳能级多晶硅铸锭，其作用是将多晶硅原料按照设定的工艺，经过加热融化、定向结晶、退火、冷却等阶段后成为沿一定方向生长的多晶硅锭。但是，现有的多晶硅铸锭装置结构设计不合理，不利于生产加宽加长型硅芯方锭，定向导气块气体走向单一，冷却不均匀，无法为多晶硅锭提供较好的生长环境，由此，影响了多晶硅锭的结晶质量以及硅芯方锭的尺寸。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种利于生产加宽加长型硅芯方锭、冷却均匀、提高产品质量的硅芯方锭铸锭装置。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种硅芯方锭铸锭装置，包括石墨块，所述石墨块上设置有定向导气块，所述定向导气块上设置有坩埚，所述坩埚外侧设置有定位块，所述坩埚外侧设置有加热器，所述加热器外侧设置有保温层，所述保温层外侧设置有炉体；

所述定向导气块包括导气块本体，所述导气块本体的横向中轴线上间隔设置有五个通气口，其中，最左边一个通气口设置为出气口，其余四个通气口均设置为进气口，所述导气块本体的正面的中部设置有冷却槽，所述冷却槽内自左至右依次间隔设置有第一导气凸块、两个前后对称的第二导气凸块以及两个前后对称的第三导气凸块，出气口和自左至右排列的第一个进气口位于两个第一导气凸块内，其余三个进气口位于两个第二导气凸块以及两个第三导气凸块之间。

优选的，所述第一导气凸块设置为开口向左的u型结构，所述第一导气凸块包括两个前后平行的第一导气凸块横段、两个前后对称的向左外侧倾斜的第一导气凸块斜段以及一个第一导气凸块纵段，所述第一导气凸块纵段设置于两个的第一导气凸块横段的右侧之间，第一导气凸块纵段的前后两端通过第一导气凸块斜段分别与两个第一导气凸块横段的右端连接，出气口和自左至右排列的第一个进气口位于两个第一导气凸块横段之间；

所述第二导气凸块设置为平行四边形结构，所述第二导气凸块的内侧面和外侧面设置为相互平行的平面，所述第二导气凸块的左右两端面设置有相互平行的第一斜面；

所述第三导气凸块的内侧面设置为平面，第三导气凸块的外侧面自左至右依次包括第三导气凸块长横段、向右外侧倾斜的第三导气凸块斜段以及第三导气凸块短横段，所述第三导气凸块的左端面设置有第二斜面。

优选的，所述第二导气凸块的左端面和右端面分别与第一导气凸块斜段的外侧面和第三导气凸块的左端面相互平行。

优选的，所述第一导气凸块横段、第二导气凸块以及第三导气凸块位于同一横向直线上。

优选的，所述导气块本体上设置有前后两排固定安装孔。

所述导气块本体的背面设置有四个定位孔。

优选的，所述加热器包括支撑架，所述支撑架固定设置于石墨块四侧，所述支撑架上设置有两个前后对称布置的下加热器，所述下加热器上方设置有上加热器，所述上加热器的顶部设置有顶层加热器。

优选的，所述下加热器和上加热器之间形成散热通道。

优选的，所述保温层的材料采用碳纤维材料。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1.本实用新型一种硅芯方锭铸锭装置通过合理设计定向导气块的结构，改善其冷却槽路径，大大提高了定向导气块冷却的均匀性，能够为多晶硅锭提供具有较好的生长环境，有效保证了最终的产品质量；

2.通过设置呈前后布置的下加热器和上加热器以及顶层加热器，能够对坩埚内硅料进行有效加热，同时也有利于生产加宽加长型的硅芯方锭，增大产品尺寸、提高整个装置的性价比。

附图说明

图1为本实用新型一种硅芯方锭铸锭装置的结构示意图。

图2为定向导气块的结构示意图。

图3为定向导气块的正面示意图。

图4为定向导气块的背面示意图。

图5为图3的a-a剖视图。

图6为图4的b-b剖视图。

图7为图4的c-c剖视图。

其中：

石墨块1

定向导气块2、导气块本体21、出气口22、进气口23、第一导气凸块24、第一导气凸块横段24.1、第一导气凸块纵段24.2、第一导气凸块斜段24.3、第二导气凸块25、第三导气凸块26、第三导气凸块长横段26.1、第三导气凸块斜段26.2、第三导气凸块短横段26.3、冷却槽27、固定安装孔28、定位孔29

定位块3

坩埚4

加热器5、支撑架51、下加热器52、上加热器53、顶层加热器54

保温层6

炉体7。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1-图7，本实用新型涉及的一种硅芯方锭铸锭装置包括石墨块1，所述石墨块1上设置有定向导气块2，所述定向导气块2上设置有坩埚4，所述坩埚4外侧设置有定位块3，所述坩埚4外侧设置有加热器5，所述加热器5外侧设置有保温层6，所述保温层6外侧设置有炉体7；

所述定向导气块2包括导气块本体21，所述导气块本体21的横向中轴线上间隔设置有五个通气口，其中，最左边一个通气口设置为出气口22，其余四个通气口均设置为进气口23，所述导气块本体21的正面的中部设置有矩形状的冷却槽27，冷却槽27内自左至右依次间隔设置有第一导气凸块24、两个前后对称的第二导气凸块25以及两个前后对称的第三导气凸块26；

所述第一导气凸块24设置为开口向左的u型结构，所述第一导气凸块24包括两个前后平行的第一导气凸块横段24.1、两个前后对称的向左外侧倾斜的第一导气凸块斜段24.3以及一个第一导气凸块纵段24.2，所述第一导气凸块纵段24.2设置于两个的第一导气凸块横段24.1的右侧之间，第一导气凸块纵段24.2的前后两端通过第一导气凸块斜段24.3分别与两个第一导气凸块横段24.1的右端连接；

出气口22和自左至右排列的第一个进气口23位于两个第一导气凸块横段24.1之间，其余三个进气口23位于两个第二导气凸块25以及两个第三导气凸块26之间；

所述第二导气凸块25设置为平行四边形结构，所述第二导气凸块25的内侧面和外侧面设置为相互平行的平面，所述第二导气凸块25的左右两端面设置有相互平行的第一斜面；

所述第三导气凸块26的内侧面设置为平面，第三导气凸块26的外侧面自左至右依次包括第三导气凸块长横段26.1、向右外侧倾斜的第三导气凸块斜段26.2以及第三导气凸块短横段26.3，所述第三导气凸块26的左端面设置有第二斜面；

所述第二导气凸块25的左端面和右端面分别与第一导气凸块斜段24.3的外侧面和第三导气凸块26的左端面相互平行；

所述第一导气凸块横段24.1、第二导气凸块25以及第三导气凸块26位于同一横向直线上；

所述导气块本体21上设置有前后两排固定安装孔28；

所述导气块本体21的背面设置有四个定位孔29；

所述加热器5包括支撑架51，所述支撑架51固定设置于石墨块1四侧，所述支撑架51上设置有两个前后对称布置的下加热器52，所述下加热器52上方设置有上加热器53，所述上加热器53的顶部设置有顶层加热器54；

所述下加热器52和上加热器53之间形成散热通道；

所述保温层6的材料采用碳纤维材料。

一种硅芯方锭的铸造工艺，其工艺步骤如下：

步骤一、配料

将配好的硅料装入坩埚内；

步骤二、铸锭

将盛放硅料的坩埚放入到炉体内进行加热，待硅料熔化后，按设定的工艺要求，在竖直方向形成温度梯度，使熔化的硅料沿竖直方向，在坩埚内长晶形成硅芯方锭；

加热前需对炉体进行抽真空作业，在加热和长晶过程中炉体内持续通入氩气进行保护，加热硅料熔化过程中氩气的进气速度为30l/min，在长晶过程中氩气的进气速度为20l/min；

步骤三、退火

将硅芯方锭连同坩埚放入烧结炉内进行退火；

步骤四、成品

冷却后出炉脱模得到硅芯方锭。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。