专利名称：具备旋转型门开闭装置的多晶硅铸锭制造装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及多晶硅铸锭制造装置，尤其涉及通过改进门开闭装置提高热平衡度，从而更有效的完成硅的生长的具备旋转型门开闭装置的多晶硅铸锭制造装置。
背景技术：
最近，利用硅太阳能电池的太阳能发电，因其无公害、安全性及可靠性高等优点，已超过试验阶段步入商业化发展的阶段。 美国、日本、德国等国家利用硅太阳能电池完成数百乃至数千Kw容量的太阳能发电。现在，用于太阳能发电的太阳能电池主要利用通过Czochralski引上法制造而成的单晶硅薄板制造，而为了今后持续的大容量化发展，需降低硅薄板的价格，提高生产性。在此背景下，为了节省太阳能电池用硅薄板的成本而开发出铸造法。利用铸造法的太阳能电池用多晶硅铸锭的制造基本上以定向凝固作为其特点。向由石英或石墨制作而成的熔炉中投入多晶硅颗粒熔融之后，从熔炉的下部一侧解除硅的溶解热，以使冷却固化也从熔炉的下部一侧向上部一侧移动，从而制取具备一定方向性的所谓柱状结构(Columnar Structure)的铸锭。较之通过引上法制造而成的单晶硅铸锭，这样制造而成的多晶硅铸锭，因存在于内部的多晶晶界(Grain boundary),在制造太阳能电池时降低电效率,但因结晶在铸锭的生长方向形成柱状，因此，在整体物性方面比单晶铸锭约低20%左右。但因可大量生产(单晶引上法的2 3倍)，生产性高(单晶引上法的2 3倍)，制造技术简单，因此，在成本方面是单晶硅铸锭的约1/2 1/3。目前为止的铸造法是在将多晶硅供应至石墨熔炉之前，在由石英制造而成的多晶硅熔融部预先进行熔融之后，供应至从上部至下部维持600 1，200°C的温度的矩形或圆形石墨熔炉中完成结晶生长，从而制造多晶硅铸锭的方法。但是，上述现有技术的铸造法因发生冷的熔炉的急剧的冷却固化，从而防止固化硅和熔炉之间的粘接，但来自熔炉的污染大，残存热应力，因此，缺陷密度变大，而结晶粒子变小。为解决上述问题，本申请人曾申请大韩民国专利申请第10-2007-0006218号的发明名称为“太阳能电池用多晶硅铸锭制造装置”，其目的在于解决硅生长过程中，为散热而进行的冷却板接近方式的门开闭方式中存在的问题。现有技术中虽然有各种方法，但最普遍采用的方法有降低盛有熔融液体的熔炉以远离加热器，从而冷却下部的方法及通过在下部设置热交换器，从而通过相对于熔炉较冷的冷却板强制散热的方法。因熔炉降低方法存在从下部散热的限制而主要采用利用热交换器的方法，但此方法因在硅融化步骤中存在从下部热交换器跑热现象，从而有可能发生硅不能充分融化的现象，导致熔融步骤中的能量消耗过大。因上述原因，利用热交换器的装置，在热交换器和熔炉下部之间，设置具备隔热材料的一种门(gate)。上述门在硅熔融过程中被关闭，以防止通过热交换器的跑热现象，从而顺利完成熔融，而在结晶生长步骤中被打开，从而保证向门下部的热交换器充分散热。
图I至图3为本申请人所申请的现有技术，在包括真空室10、加热器20、熔炉30、温度传感器4及门40的铸锭制造装置中，提供构成门开闭装置的各种方法。可商用的方法有如图I所示的水平滑动的方法和如图2所示的在热交换器利用铰链结构上升的同时，向上顶门以控制器开闭的方法。水平滑动的方法因在设备的生长空间导致热的不平衡，因此，不利于铸锭的均匀生长。这影响最重要的铸锭的生长，因此不可取。具备铰链结构的门开闭方法，虽然具有可获得对称的热平衡条件的优点，但因为是由热交换器上顶门的方法，因此，需要可使热交换器充分开闭门的高度方向上的空间。为达到今后制造大型铸锭的目的，需向非高度方向的宽度方向生长铸锭，但具备铰链结构的方法在铸锭向旁边增加时，门也需要一并增加，需提高设备的高度，从而不利于大型铸锭的制造
发明内容
要解决的技术问题本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种消除多晶硅生长空间的热不平衡，应对今后技术发展的趋势，可在不受铸锭制造装置高度的限制的同时增加门大小的多晶硅铸锭制造装置。技术方案为达到上述目的，本发明的多晶硅铸锭制造装置，包括真空室，具备一定大小；熔炉，具备于上述真空室内以收容硅原材料；加热器，通过加热熔融上述熔炉内的硅原材料；基座，具备于上述熔炉下侧；冷却板，进行散热以生长上述熔炉内熔融的硅；门开闭装置，具备于上述熔炉和冷却板之间并限制散热，以熔融或生长硅；温度传感器，测量上述熔炉的温度；及控制部，接收上述温度传感器的输出值并控制熔炉内的温度，以确保熔炉内的硅的熔融及均匀的生长；其中，上述门开闭装置包括相隔一定间距形成开放部的第一门及第二门，且包括在上述第一门和第二门之间通过相对旋转选择性地开闭开放部的驱动部。另外，上述驱动部包括各旋转上述第一门及第二门的第一驱动马达及第二驱动马达。另外，上述第一门及第二门与上述第一驱动马达及第二驱动马达各结合于第一中空轴和第二中空轴进行旋转，上述第二中空轴插入第一中空侧的中空，而上述第一中空轴还具备支撑上述基座下部的支撑轴。另外，上述支撑轴由上述第一中空轴延长形成，而在与上述基座接触的地方，还具备轴承。另外，上述支撑轴单独形成，而在与上述第一中空轴接触的地方，还具备轴承。另外，上述支撑轴贯通上述第一中空轴的中空形成，且单独固定于外部。另外，上述驱动部，包括移送装置，包括上下移送上述第一门的轴；驱动马达，旋转上述第二门；及挂接部，各形成于第一门和第二门挂接固定，以根据上述第二门的旋转联
动第一门。另外，上述轴插入结合于用于支撑上述基座的中空型支撑轴的中空并在轴末端具备板以通过上述移送装置上下移送第一门，而上述板结合于形成在上述中空型支撑轴的结合孔，以根据上下移送移送上述第一门。
另外，上述驱动部还包括用以检测上述第一门及第二门的旋转量的编码器。另外，上述第一门及第二门任意角度调节开放部的开放以调节吸热量。另外，一种多晶硅铸锭制造装置，在具备于一定大小的真空室内的熔炉中熔融硅原材料之后，通过门开闭装置的选择性开放露出冷却板，以生长熔融硅原材料，其中，上述门开闭装置包括相隔一定间距形成开放部的第一门及第二门，且包括在上述第一门和第二门之间通过相对旋转选择性地开闭开放部的驱动部。
发明效果上述结构的本发明可通过消除热不平衡消除硅生长的缺陷。另外，根据开闭装置的结构特点，可在降低整个铸锭制造装置的大小的同时，增加门的大小，从而有效完成娃凝固。
图I至图3为现有技术的太阳能电池用铸锭制造装置的概略剖面图；图4为本发明的旋转型门开闭装置的开放前状态示意图；图5为本发明的旋转型门开闭装置的开放后状态示意图；图6为本发明的旋转型门开闭装置的驱动部一实施例剖面图；图7为本发明的旋转型门开闭装置的驱动部另一实施例剖面图；图8为图7的另一实施例剖面图；图9为图7的又一实施例剖面图；图10为本发明的旋转型门开闭装置的驱动部又一实施例剖面图；图11为图10的运行状态剖面图；图12为本发明的具备旋转型门开闭装置的多晶硅铸锭制造装置剖面图。附图标记100 :真空室200 :熔炉210:基座220:加热器300 :温度传感器400 :冷却板500:门开闭装置510:第一门511 :第一中空轴512 :轴承513:挂接部 520:第二门521 :第二中空轴522 :挂接部530 :支撑轴 531 :结合孔540 :驱动部 541 :第一驱动马达542 :第二驱动马达550 :移送装置551 :轴552 :板560 :编码器
具体实施例方式下面，结合附图对本发明的具备旋转型门开闭装置的多晶硅铸锭制造装置的较佳实施例进行详细说明。
图4为本发明的旋转型门开闭装置的开放前状态示意图；图5为本发明的旋转型门开闭装置的开放后状态示意图；图6为本发明的旋转型门开闭装置的驱动部一实施例剖面图；图7为本发明的旋转型门开闭装置的驱动部另一实施例剖面图。图8为图7的另一实施例剖面图；图9为图7的又一实施例剖面图；图10为本发明的旋转型门开闭装置的驱动部又一实施例剖面图；图11为图10的运行状态剖面图；图12为本发明的具备旋转型门开闭装置的多晶硅铸锭制造装置剖面图。本发明的具备旋转型门开闭装置500的多晶硅铸锭制造装置，包括真空室100，具备一定大小；熔炉200，具备于上述真空室内以 收容硅原材料；加热器220，通过加热熔融上述熔炉内的硅原材料；基座，具备于上述熔炉下侧；冷却板400，进行散热以生长上述熔炉内熔融的硅；门开闭装置500，具备于上述熔炉和冷却板之间并限制散热，以熔融或生长硅；温度传感器300，测量上述熔炉的温度；及控制部，接收上述温度传感器的输出值并控制熔炉内的温度，以确保熔炉内的硅的熔融及均匀的生长；其中，上述门开闭装置包括相隔一定间距形成开放部的第一门510及第二门520，且包括在上述第一门和第二门之间通过相对旋转选择性地开闭开放部的驱动部540。在真空室100内部形成一定的空间部，而铸锭制造装置的大部分构件具备于此真空室100内。熔炉200用于收容硅原材料并在其内部进行熔融，而较佳地，位于真空室100的中心。上述熔炉200可呈上部开放的形式并具备开闭该上部的盖子(未图示)。如图所示，熔炉(crucible) 200具备正六边形形状并由石英制造而成。另外，在上述熔炉200的下侧具备基座(suceptor) 210,而该基座起到保护上述熔炉200的作用。上述基座的材料采用导热性好的碳或石墨为宜。除具备上述基座210的熔炉的下侧之外，沿熔炉的周围具备加热器220。当然，也可以在上述基座210的下部具备加热器，但本发明的一实施例中，上述加热器220只具备于基座210的上部及周围。这是因为只在基座210的上部及周围具备加热器220，也足以熔融熔炉200内的硅原材料。如上所述，上述加热器用于熔融熔炉内的硅原材料，而硅原材料的熔点约1423度。加热器的电力控制方式的一例有控制施加于加热器的电压脉冲的工作循环的方式或控制施加于加热器的电压脉冲的周期的方式等。当然，温度的测量由温度传感器300来完成。该温度传感器可在铸锭制造装置中具备多个，而较佳地，设置于上述加热器和熔炉以测量温度。另外，在具备于上述熔炉下侧的基座的下侧，具备用于生长熔融硅的冷却板400，而在该冷却板和基座之间具备门开闭装置500。即，通过利用门开闭装置打开门，以利用上述冷却板400使熔炉内的熔融硅生长。上述冷却板400的一例有在内侧形成冷媒通道，以使冷媒沿该冷媒通道流动，从而使冷却板变凉，从而散去熔炉中的热。上述结构的多晶硅铸锭制造装置的概略结构，已在本申请人所申请的“太阳能电池用多晶硅铸锭制造装置”(大韩民国申请号10-2007-0006218)中进行了详细说明，因此，在此不再赘述。上述门开闭装置500是本发明的主要技术特征，上下设置以一定间距形成开放部的第一门510及第二门520，并根据门的旋转按一定半径打开开放部，以直接将具备于门开闭装置下侧的冷却板400露出至熔炉，从而实现硅生长(凝固)所需的散热。下面，对本发明的门开闭装置500进行详细说明。第一门510及第二门520呈放射状结构，在圆形或多边形结构中形成放射状的开放部。具备上述结构的相同的第一门及第二门，并根据旋转使第一、第二门的开放部变成一致或一致一定角度之后同时旋转，从而实现散热。在此，按一定角度决定开放部的打开的大小是为了适当调节吸热量。另外，说明用于驱动第一门及第二门的旋转量的驱动部540的各种实施例。图6为本发明的旋转型门开闭装置500的驱动部540 —实施例剖面图，具备用于 驱动第一门的第一驱动马达541及用于驱动第二门的第二驱动马达542。在此，各门和驱动马达向中空型的第一中空轴和第二中空轴传递驱动力。如图所示，第一中空轴与第一门连接，而第二中空轴与第二门连接。此时，上述第一中空轴具有插入第二中空轴的中空内部的结构，而在其间设置轴承(未图示)等部件以确保顺利的旋转。与此同时，在上述第二中空轴的外侧设置轴承，以确保顺利的旋转。此时，上述驱动马达的连接结构为根据插入第二中空轴内部的第一中空轴的结构特点，第一驱动马达541直接与第一中空轴511连接，而第二驱动马达542通过驱动皮带或链条等驱动传递手段，从一侧向第二中空轴521传递驱动力。本领域技术人员容易变更这样的驱动部的结构。上述结构的门开闭装置的运行原理为在熔炉中熔融硅原材料时，因第一门和第二门的开放部交叉(闭合状态)，从而完成熔融，而要将熔融硅生长为多晶时，通过运行驱动部旋转第一门或第二门，使开放部以特定角度打开。则可通过具备于门开闭装置下侧的冷却板400实现散热，从而使硅生长。另外，若第一门及第二门的开放部一致以开始硅生长，则在此状态下同时旋转第一门及第二门以使硅生长，从而在维持熔炉下侧部的热平衡状态的同时，从下侧渐渐进行冷却。另外，在上述第一、第二驱动马达上还具备编码器(encoder) 560等旋转位置检测部件。上述编码器检测旋转量以调节各门之间的打开角度，或在门的整体旋转中检测控制适当的旋转量。图7表示利用本发明的另一实施例的驱动部结构支撑具备于熔炉下侧的基座210的结构。上述基座的中央因承受的重量最多，因此，有可能发生下坠现象。因此，还可具备从上述第一中空轴延长形成的支撑轴530以支撑基座的中央。在此，上述支撑轴530在与基座接触的末端具备轴承512，以在上述第一中空轴旋转时，通过上述轴承在无摩擦力的情况下顺利旋转。另一实施例有如图8所示的支撑轴530，这独立于上述第一中空轴，而与基座接触的一端与基座固定，从而在无旋转产生的摩擦的情况下固定设置，而且，支撑轴的另一端与旋转的第一中空轴接触并在此处设置轴承。图9为又一实施例，上述支撑轴不具备于第一中空轴的线上而独立设置，并贯通第一中空轴中空内部支撑上述基座。上述支撑轴的一端支撑基座，而另一端贯通第一中空轴的中空被外部结构支撑。此时，在上述第一中空轴和支撑轴之间设置轴承，以确保顺利的旋转和对位置的支撑。
图10及图11本发明的实施例的又一实施例，具备利用一个驱动马达和汽缸驱动的结构，提出通过汽缸和驱动马达的运行驱动两个门的方法。首先，如上所述，具备第一中空轴及第二中空轴，而上述第一中空轴不与第一门连接，而延长形成并制成基座。第一中空轴的中空内部被与汽缸连接并上下移动的轴贯通，而在轴的末端具备支撑上述第一门上下移送的板552。此时，在与上述板的位置相对应的第一中空轴的两侧具备结合孔531，而上述板通过结合孔向外突出。如在上述实施例所述，第二中空轴与第二门连接并起到旋转第二门的作用。另外，在第一、第二门各具备挂接部522，以根据上述第二 门的旋转联动第一门。上 述挂接部在第一门安设于第二门时，通过相互挂接根据第二门的旋转使第一门一同旋转。上述挂接部的运行原理如下首先，若在门闭合的状态下，为硅的生长需要散热，则汽缸向上移动，而与轴连接的板将第一门向上顶起。在第一门被顶起的状态下，随着第一驱动马达将第二门旋转一定半径，因第一门及第二门的挂接部相互挂接，成为可固定第一门及第二门的位置的准备状态。接着，若向反方向将第二门旋转所需角度，则第一门及第二11的开闭角度将固定为所需角度。之后，顶起第二门的板因汽缸的向下移动，重新将第一门搁置于第二门。这样讲第一门搁置于第二门的状态下，第一门因受第二门旋转的约束，在维持通过上述门的打开动作固定的第二门的相对角度的情况下进行旋转。在关闭门时，重新通过汽缸的向上移动将第一门从第二门解除，并将第二门旋转一定半径，以反向旋转所打开的角度之后，重新向下移动第一门，从而解除开放部的打开状态。上述结构的本发明，可利用旋转型门开闭装置消除热不平衡消除硅生长的缺陷，而且，根据旋转型开闭装置的结构特征减少铸锭制造装置的整体大小。上述实施例仅用以说明本发明而非限制。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换。而在不脱离本发明的精神和范围之内，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种多晶硅铸锭制造装置，包括真空室，具备一定大小；熔炉，具备于所述真空室内以收容硅原材料；加热器，通过加热熔融所述熔炉内的硅原材料；基座，具备于所述熔炉下侧；冷却板，进行散热以生长所述熔炉内熔融的硅；门开闭装置，具备于所述熔炉和所述冷却板之间并限制散热，以熔融或生长硅；温度传感器，测量所述熔炉的温度；及控制部，接收所述温度传感器的输出值并控制所述熔炉内的温度，以确保所述熔炉内的硅的熔融及均匀的生长； 其中，所述门开闭装置包括相隔一定间距形成开放部的第一门及第二门，且包括在所述第一门和所述第二门之间通过相对旋转选择性地开闭所述开放部的驱动部。
2.根据权利要求I所述的多晶硅铸锭制造装置，其特征在于所述驱动部包括各旋转所述第一门及所述第二门的第一驱动马达及第二驱动马达。
3.根据权利要求2所述的多晶硅铸锭制造装置，其特征在于所述第一门及第二门与所述第一驱动马达及第二驱动马达各结合于第一中空轴和第二中空轴进行旋转，所述第二中空轴插入第一中空轴的中空，而所述第一中空轴还具备支撑所述基座的下部的支撑轴。
4.根据权利要求3所述的多晶硅铸锭制造装置，其特征在于所述支撑轴由所述第一中空轴延长形成，而在与所述基座接触的地方，还具备轴承。
5.根据权利要求3所述的多晶硅铸锭制造装置，其特征在于所述支撑轴单独形成，而在与所述第一中空轴接触的地方，还具备轴承。
6.根据权利要求3所述的多晶硅铸锭制造装置，其特征在于所述支撑轴贯通所述第一中空轴的中空形成，且单独固定于外部。
7.根据权利要求I所述的多晶硅铸锭制造装置，其特征在于 所述驱动部，包括 移送装置，包括上下移送所述第一门的轴； 驱动马达，旋转所述第二门；及 挂接部，各形成于第一门和第二门挂接固定，以根据所述第二门的旋转联动所述第一门。
8.根据权利要求7所述的多晶硅铸锭制造装置，其特征在于所述轴插入结合于用于支撑所述基座的中空型支撑轴的中空并在轴末端具备板以通过所述移送装置上下移送所述第一门，而所述板结合于形成在所述中空型支撑轴的结合孔，以根据上下移送移送所述第一门。
9.根据权利要求I所述的多晶硅铸锭制造装置，其特征在于所述驱动部还包括用以检测所述第一门及所述第二门的旋转量的编码器。
10.根据权利要求I至9的任一项所述的多晶硅铸锭制造装置，其特征在于所述第一门及所述第二门以任意角度调节开放部的开放以调节吸热量。
11.一种多晶硅铸锭制造装置，在具备于一定大小的真空室内的熔炉中熔融硅原材料之后，通过门开闭装置的选择性开放露出冷却板，以生长熔融硅原材料，其中，所述门开闭装置包括相隔一定间距形成开放部的第一门及第二门，且包括在所述第一门和所述第二门之间通过相对旋转选择性地开闭所述开放部的驱动部。
全文摘要
本发明提供多晶硅铸锭制造装置，包括真空室，具备一定大小；熔炉，具备于上述真空室内以收容硅原材料；加热器，通过加热熔融上述熔炉内的硅原材料；基座，具备于上述熔炉下侧；冷却板，进行散热以生长上述熔炉内熔融的硅；门开闭装置，具备于上述熔炉和冷却板之间并限制散热，以熔融或生长硅；温度传感器，测量上述熔炉的温度；及控制部，接收上述温度传感器的输出值并控制熔炉内的温度，以确保熔炉内的硅的熔融及均匀的生长；其中，上述门开闭装置包括相隔一定间距形成开放部的第一门及第二门，且包括在上述第一门和第二门之间通过相对旋转选择性地开闭开放部的驱动部。
文档编号C30B35/00GK102648311SQ201080042860
公开日2012年8月22日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年9月24日
发明者金翰成 申请人:Glosil株式会社