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1多晶硅铸锭炉设备

　　1.1设备

　　就机械构造来看，铸锭炉有热区、炉体、功率柜、真空泵、控制柜与人机界面等区域 多晶碎硅片回收。就功能来看，它有保温、测温、压力控制、真空、辅助操作与加热等各种子系统[1]。

　　1.2作用

　　从多晶硅体铸锭成型来看，铸锭炉发挥了关键性作用，利用硅料高温熔融、加热、结晶与定向冷凝等各种加工工艺以实现硅锭稳定、持续生产。同时这也为规范多晶硅太阳能生产提供了很好的硅片原料。

　　1.3特点

　　从多晶硅铸锭炉性能来看：它具有效率高、加热快、技术成熟等优势，它可以使用纯度较低的硅料，也就是说对材料的限制程度不高，利用一定的控制方式与技术就能减小杂志与晶界影响。通过冷凝定向结晶技术就能很好的控制产品质量，所以铸锭炉综合效率与产值始终较大，产品成本小，可以大范围生产。

　　2多晶硅铸锭炉的工艺及常见故障

　　事实上，规范太阳能生产对产品一致性与硅片性能有很大要求，所以必须严格多晶硅生产工艺与流程，并且严格生产设施与故障监控工作，这样才能在最短的时间内解决问题，最后达到保障质量的要求。

　　2.1工艺流程及参数

　　总体工艺包含：填料、预热、融化、长晶与冷却[2]，因为生产需要，所以在参数设置与流程配备上存在很大不同。典型的参数配置与工艺流程如下所述：

　　预热：其温度一般在1200°左右，真空度1.05mpa，时长15小时，整体保温;融化：温度在1200°-1500°间，真空度44.1mpa，时长5小时，开始时充入保护气，同时保障温度;长晶，其温度在1440°-1400°间，真空度为44.1mpa，时长10小时，持续充入保护气，并且保持常温;退火：温度一般在1400°-1000°间，时长8.5小时，冲入保护气，以达到降温的目的，真空度在44.1mpa;冷却：其温度为1000°-400°，真空度为52.5mpa，时长约6小时，充入保护气，以达到缓慢降温的目的。

　　2.2常见故障

　　在铸锭炉自动化运行期间，必须确保电气元件和机械设施正常工作，不能有任何意外发生。事实上，任何机械都有使用周期，特别是高温等恶劣的工作环境，发生故障难以避免。因此，在现实工作中，必须对相关设备进行定期维护与保养，在运行故障处理中，必须快速有效，所以它要求严加掌控各种故障。常见的多晶硅铸锭故障主要体现在：1)电阻不达标，出现这一故障的原因是：氮化硼垫片受损、陶瓷片受损、热区石墨件短路、变压器短路、炉体短接或者加热器电极受损等。2)水流量报警不足，其主要原因是：处理模块受损、水流量存在故障、水路积垢等。3)真空度不达标，出现这种故障的原因是：管路或者炉体发生泄露、真空泵故障或者压力表受损等。4)TC发生泄露并报警。5)隔热笼出现问题，体现在：隔热笼倾斜或者不动。6)下炉体升降发生故障。7)电流难以达到平衡。8)压力发生故障并报警，具体原因是：气压不够、过滤器闭塞、阀门关闭、压力报警存在异常等。针对铸锭炉相关设施与工艺流程的重要性与复杂度，在铸锭炉处理中必须准确、迅速，这样才能确保铸锭炉安全、有效的运行。

　　3多晶硅铸锭炉的技术改进与优化

　　多晶硅铸锭炉作为大型的智能化、自动化设备，它具有维护成本高、价格昂贵等特点。受工作性质影响，只要进入投料运行，持续时间相对较长，维修故障的时间很短，所以必须严格控制设备操作过程，反之很可能带来较大损失。根据对铸锭炉常见故障与工艺流程的分析，必须结合行业内部生产设施的相关情况，对多晶硅铸锭炉相关项目与技术方法进行改进，这样才能最大程度的保障相关设备高效、平稳的进行。

　　3.1装料工艺技术改进

　　(1)减小生产成本，提高单炉装料量，这也是高效生产的条件，它需要科学配置，严格遵守搭配原则：①量化头料与边尾;②适当增加小颗粒硅料;③加入一定的碎硅片;④适量调整，做好大小搭配。

　　(2)不同大小与形状的硅料搭配，不仅能改善热区内部的空间应用率，还能在硅料中形成良好的缝隙，并且不对熔融态构成任何影响。因为存在缝隙，为膨胀空间给予了足够的空间，同时这也是避免溢流出现的有效方法。

　　(3)在装料时，必须注意以下问题：①大小硅料的设置，小硅料用于缝隙填充，大硅料是骨架;②合理配置边尾头料，充分运用装料，改善装料率;③为热区内壁以及边尾料留下缝隙，同时让它们有空白部分，一来为熔融硅液的流动给予条件，二来为硅液膨胀与冷却留下空间。

　　3.2铸锭工艺技术改进

　　从工艺流程来看，多晶硅铸锭炉包含熔化、预热、退火、长晶与冷却五个部分，每个阶段的优化目标、技术革新程度与方向都不一样。预热作为杂质与硅料加热挥发的时段，所以必须制定出符合生产要求的工艺流程与加热方式，让设备在转换控制模式时始终平稳，这样才能缩短调整控制系统的时间，以减小温度变化对加热器的不利影响，同时这也是本次技术改良的关键。融化作为熔融硅料的时段，使用的是温度闭环控制的形式，改善热场分布、编制恰当的升温速率对改善技术具有重大影响、长晶作为多晶硅的生长时段，此段调整更多的是以隔热屏不目标温度控制固液界面形状与长晶速度，以避免对已经完成的长晶硅锭构成不利影响。因此，在改进铸锭工艺时，降温速率是一直是重要的内容。冷却更多的是让硅锭达到自然降温的目的，冷却速度势必会受外界温度影响，在条件允许的情况下必须考虑外界温度。