[发明专利]定向的晶体凝固炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种定向的晶体凝固炉，并且尤其涉及这样一种提供适用于制造光伏太阳能板的硅锭的炉。

背景技术

定向的晶体凝固炉的操作如下。硅晶片被引入石英坩埚。然后使布置在坩埚的侧壁周围或坩埚之上和/或坩埚的底部之下的加热元件加热坩埚以熔化硅晶片。一旦硅晶片已经熔化，则冷却坩埚以结晶熔融硅。例如，通过布置在坩埚的底部之下的热交换器从底部冷却坩埚。于是熔融硅的结晶从坩埚的底部开始。该凝固被称为是定向的。该热交换器例如为板件，其布置在用于加热坩埚的底部的元件之下并且通过流体的循环来冷却。

在熔化和结晶之后，获得硅锭，硅锭具有与最初引入坩埚的硅晶片不同的晶体结构。通常，坩埚具有边长约1m且高约50cm的方形基底，而且获得边长约1m且高约30cm的硅锭，并意图将该硅锭锯成标准的砖块形状。

为了限制炉的电力消耗，在硅晶片的加热和熔化期间，应当在交换器和坩埚底部的加热元件之间提供隔热件。

作为一示例，移动遮板可以用作为隔热件。在加热和熔化阶段期间，该遮板被置于加热元件和热交换器之间。为了良好的热隔离，该遮板是足够大的，以延伸到坩埚的整个底面的下方。该遮板随后被移除以开始结晶。于是，应该提供一种用于完全移走遮板以便充分暴露热交换器的系统。

与没有隔热件的炉相比，配备有例如上文所述的隔热件的炉的第一个缺点是其较大的体积。

另一个缺点应归咎于以下的事实，当移走遮板时，坩埚的底部暴露于热交换器开始于坩埚底部的边缘。于是熔融硅倾向于从坩埚的一个边缘开始结晶。为了获得熔融硅的均匀的结晶，因此必须尽快移走遮板。然而，对于一些应用，逐渐增大坩埚的底部的暴露于热交换器的表面积是优选的。在配备有如上文所述的类型的隔热件的炉中，这将会损害熔融硅的结晶质量。

因此，需要一种配备有隔热件的定向的晶体凝固炉，以至少部分地克服配备有上述类型的隔热件的炉的一些缺点。

发明内容

因此，本发明的实施方式的目的是提供一种配备有减小的体积的隔热件的定向的晶体凝固炉。

本发明的实施方式的另一目的是提供一种配备有隔热件的定向的晶体凝固炉，该隔热件能够在结晶阶段期间从坩埚的中心开始增大坩埚的底部的暴露于热交换器的表面积。

本发明的实施方式的另一目的是提供一种配备有隔热件的定向的晶体凝固炉，该隔热件能够在结晶阶段期间从坩埚的中心开始增大坩埚的底部的暴露于热交换器的表面积。

本发明的实施方式提供了一种包括坩埚的定向的晶体凝固炉，所述坩埚适用于容纳晶体且包括对称轴线，该炉沿着对称轴线依次包括：坩埚；加热元件；隔热件；热交换器；该隔热件沿着对称轴线依次包括两个第一遮板和两个第二遮板，第一遮板能够通过平移运动而远离或返回朝向彼此和对称轴线移动，以及第二遮板能够通过平移运动而远离或返回朝向彼此和对称轴线移动，第一遮板和第二遮板的平移方向为垂直的。

根据本发明的实施方式，该隔热件包括支承件，第一遮板和第二遮板均附接到支承件，该支承件能够在布置于遮板和热交换器之间的板件上滑动。

根据本发明的实施方式，当第一遮板彼此最接近且第二遮板彼此最接近时，各第二遮板至少部分地置于各第一遮板和关联的支承件之间。

根据本发明的实施方式，第一遮板和第二遮板都具有长方形形状，并且各支承件都包括指向对称轴线的尖头部分。

根据本发明的实施方式，第一遮板能够彼此接触且第二遮板能够彼此接触，以及与第一遮板相关联的支承件之一的尖头部分的一侧能够接触与第二遮板相关联的支承件之一的尖头部分的一侧。

根据本发明的实施方式，各第一遮板通过间隔元件而与关联的支承件间隔一距离，该距离等于第二遮板之一的厚度。

根据本发明的实施方式，对于各第一遮板，间隔元件包括垫片和杆，该垫片连接第一遮板的距离对称轴线最远的边缘和关联的支承件，该杆连接第一遮板的最靠近对称轴线的边缘和关联的支承件的尖头部分，而且各第二遮板都包括开口，该开口能够在遮板彼此最接近时接纳杆。

根据本发明的实施方式，隔热件包括驱动系统，该驱动系统能够使第一遮板和第二遮板一起远离和返回移动，该热交换器布置在第一遮板和第二遮板与该驱动系统的至少一部分之间。

根据本发明的实施方式，该驱动系统包括驱动部，该驱动部借助连接杆连接各第一遮板和第二遮板，该连接杆相对于驱动部以及相对于关联的第一遮板或第二遮板为铰接连接，该驱动系统还包括能够使驱动部围绕对称轴线旋转的马达。