Пристрій для завантаження печі для вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків

Реферат: Пристрій для завантаження печі для вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків складається з накопичувального бункера, вібратора, подавальної труби та пристрою, контролюючого введення додаткової маси кремнієвої сировини. UA 67692 U (12) UA 67692 U UA 67692 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі одержання злитків мультикристалів напівпровідникових матеріалів і може бути використана для вирощування мультикристалів кремнію з кремнієвого розплаву при виготовленні напівпровідникових перетворювачів сонячної енергії в електричну ("сонячних модулів"). Злитки мультикристалічного кремнію отримують методом направленої кристалізації кремнієвого розплаву. Полікристалічний кремній розплавляють у тиглі за допомогою нагрівача, а направлену кристалізацію здійснюють відведенням тепла, починаючи з донної частини розплаву. Мультикристалічний кремній набагато дешевший, його одержання набагато простіше за отримання монокристалічного кремнію. Оскільки мультикристалічний кремній має структуру та властивості монокристалічних утворень розміром від декількох міліметрів до декількох сантиметрів в діаметрі, його, як і монокристалічний кремній, ефективно використовують для виготовлення сонячних елементів (модулів), що слугують для перетворення сонячної енергії в електричну. Рівнем техніки, відомим заявнику патенту, який можна вважати корисним для розуміння даної корисної моделі, і їх зв'язку з відомим рівнем, є винаходи, описані в патентах US 6454851 В1, 24.09.2002.; US 20090151622 А1, 18.06.2009. Винахід, що описаний, створений для зміни внутрішніх параметрів та збільшення обсягів завантаження з 450 кг до 750 кг печі для вирощування. Задачею корисної моделі є максимально ефективне використання об'єму тигля, що вивільнюється в процесі плавлення кремнієвої сировини. Для цього, в процесі вирощування кристала методом направленої кристалізації, необхідно проводити поступове введення додаткової маси кремнієвої сировини в розплав. Це дозволить збільшити продуктивність процесу вирощування мультикристалічних злитків та, відповідно, виготовлення кремнієвих пластин. При завантаженні додаткової кремнієвої сировини в розплав за допомогою пристрою для збільшення обсягів завантаження з 450 кілограм до 750 кілограм печі для вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків, процес плавлення не припиняється. При цьому кінцева структура кремнієвого розплаву не змінюється і розплав стає практично однорідним. Рівнем техніки, відомим заявнику патенту, який можна вважати корисним для розуміння даного винаходу і їх зв'язку з відомим рівнем, є винаходи, описані в патентах US 6454851 В1, 24.09.2002.; US 20090151622 А1, 18.06.2009. Пристрій, що заявляється, відрізняється від найближчого аналога (патент US 20090151622 А1, 18.06.2009.), тим, що додаткова кремнієва сировина переміщається з бункера через подавальну трубу за допомогою вібратора, що спрощує систему управління процесом додаткового завантаження і покращує надійність системи додаткового завантаження. У аналозі заявленого пристрою (патент US 20090151622 А1, 18.06.2009.), механізм подачі додаткової кремнієвої сировини в розплав містить такі елементи як шибер, ротор, стрічковий конвеєр або шнековий конвеєр, використання яких може призводити до попадання чужорідних домішок у розплав, а також ускладнює систему і механізм управління завантаження додаткової сировини. Також, пристрій, що заявляється, відрізняється від аналога (патент US 6454851 В1, 24.09.2002.), тим що, в аналогу сировина, яка має додатково завантажуватися в тигель з розплавом, має бути гранульованою, що підвищує вартість такої сировини та негативно впливає на собівартість процесу. Пристрій для збільшення обсягів завантаження з 450 кілограм до 750 кілограм печі для вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків, створений для зміни внутрішніх параметрів та збільшення обсягів завантаження з 450 кг до 750 кг печі для вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків, шляхом завантаження додаткової маси кремнієвої сировини (у порівнянні з початковою масою сировини, якою було повністю завантажено тигель) до кремнієвого розплаву, що знаходиться на стадії плавлення, з метою отримання збільшеного відсотку виходу готової продукції при виробництві мультикремнієвих пластин, збільшення продуктивності печі вирощування. Описаний пристрій у групі винаходу може бути ефективно реалізований на будь-якій печі вирощування мультикристалічного кремнію, на якій використовується метод направленої кристалізації, наприклад на печі вирощування мультикремнієвих злитків марки GT-DSS450™ FURNACE (виробництва компанії GT SOLAR INTERNATIONAL, INC. (США)). Використання заявлених пристрою для збільшення обсягів завантаження з 450 кг до 750 кг печі для вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків та способу вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків приводить до збільшення виробничої продуктивності печі вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків на 57 %. Корисна модель пояснюється за допомогою креслень. 1 UA 67692 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Пристрій для збільшення обсягів завантаження з 450 кілограм до 750 кілограм печі для вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків складається з: - накопичувального бункера 1, фіг. 1 (до якого завантажується маса кремнієвої сировини, що планується для дозавантаження печі); - пристрою, контролюючого введення додаткової маси кремнієвої сировини в тигель 2, фіг. 1 (за допомогою якого відбувається процес контролю за введенням додаткової маси кремнієвої сировини в тигель); - подавальної труби 3, фіг. 1 (за допомогою якої відбувається сам процес введення додаткової маси кремнієвої сировини в тигель); та - вібратора 4, фіг. 1 (який слугує як допоміжний пристрій, за допомогою якого кремнієва сировина подається у тигель з більшою ефективністю за рахунок коливань завантажувального пристрою). Деталі конструкції завантажувального пристрою виготовлюються з металу. Пристрій для збільшення обсягів завантаження з 450 кілограм до 750 кілограм печі для вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків під'єднується до верхньої частини печі вирощування, наприклад до оглядового порту печі вирощування мільтикристалічного кремнію або до будь-якої іншої частини печі, яка дозволяє завантажувати кремнієву сировину до тигля з кремнієвим розплавом. Перед процесом завантаження додаткової маси сировини така кремнієва сировина завантажується в накопичувальний бункер 1, фіг. 1. В необхідний момент часу, коли кремнієвий розплав підтанув у тиглі і вивільнився деякий об'єм тигля, а кремнієвий корок твердого стану на поверхні розплаву ще не зник, додаткова сировина, за допомогою вібратора 4, фіг. 1 і через подавальну трубу 3, фігура 1, завантажується в тигель з кремнієвим розплавом. Додатково завантажена кремнієва сировина потрапляє на твердий корок розплаву 2, фіг. 2, що виключає розбризкування розплаву. Наявність твердого корку на поверхні розплаву визначається оглядовим способом. Висота твердої фракції кремнієвої сировини 3, фіг. 2, що утворилася на твердому корку розплаву відстежується пристроєм, контролюючим введення додаткової маси кремнієвої сировини в тигель 2, фіг. 1. Процес завантаження додаткової кремнієвої сировини в тигель відбувається до повного висипання кремнієвої сировини з накопичувального бункера 1, фіг. 1. Додаткова кремнієва сировина за допомогою пристрою для збільшення обсягів завантаження з 450 кілограм до 750 кілограм печі для вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків подається в тигель для приведення розплаву до будь-якого бажаного об'єма, аж до повного заповнення тигля масою кремнієвого розплаву. При цьому при застосуванні заявленого пристрою для печі вирощування мультикремнієвих злитків марки GT-DSS450™ FURNACE, він забезпечує збільшення маси завантаження кремнієвої сировини в тигель з початкових 450 кг до 750 кг сировини. Охолодження дна тигля здійснюється контрольованим способом. Швидкість охолодження є одним із чинників, який визначає кінцевий розмір підвищує вартість такої сировини та негативно впливає на собівартість процесу. Використання заявлених пристрою для завантаження печі для вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків та способу їх вирощування призводить до збільшення виробничої продуктивності печі вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків на 57 %. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 Пристрій для завантаження печі для вирощування мультикристалічних кремнієвих злитків, який характеризується тим, що складається з накопичувального бункера, вібратора, подавальної труби та пристрою, контролюючого введення додаткової маси кремнієвої сировини. 2 UA 67692 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3