Плавильний вузол для подачі завантажувального матеріалу в розплавленому вигляді і установка для одержання зливків кремнію, що його містить
Формула / Реферат
1. Плавильний вузол для подачі завантажувального матеріалу в розплавленому вигляді, що включає тигель плавильного вузла, оточений ізоляцією та індукційним нагрівачем, і бункер подачі кускової шихти, де тигель плавильного вузла має отвір, причому, плавильний вузол виконаний з можливістю розташування над тиглем для одержання зливків кремнію, який відрізняється тим, що отвір тигля плавильного вузла розташований в верхнійчастині його стінки і додатково обладнаний переливною трубкою, яка герметично встановлена в ньому, причому ділянка частини переливної трубки, що знаходиться всередині тигля плавильного вузла, розміщена під кутом, більшим ніж 90°, до стінки тигля плавильного вузла таким чином, що нижній кінець цієї частини переливної трубки знаходиться в центральній частині тигля плавильного вузла вище його придонної частини, ділянка частини переливної трубки, що знаходиться ззовні тигля плавильного вузла, розміщена паралельно його стінці і частково знаходиться в зазначеній ізоляції тигля плавильного вузла, додатково тигель плавильного вузла виконаний з можливістю його нахилення для зливання верхнього шару розплавленого матеріалу, а при розташуванні плавильного вузла над тиглем для одержання зливків кремнію плавильний вузол встановлюють таким чином, що нижній кінець частини трубки, розміщеної ззовні тигля плавильного вузла, знаходиться над розплавом тигля для одержування зливків кремнію.
2. Плавильний вузол за п. 1, який відрізняється тим, що тигель плавильного вузла і переливна трубка виконані з графіту.
3. Установка для одержання зливків кремнію, що включає камеру вирощування зливків кремнію, яка містить тигель для одержання зливка і плавильний вузол для подачі завантажувального матеріалу в розплавленому вигляді, виконаний з можливістю розташування над тиглем для одержання зливка кремнію, зазначений плавильний вузол включає тигель плавильного вузла, оточений ізоляцією та індукційним нагрівачем, і бункер подачі кускової шихти, причому тигель плавильного вузла має отвір, яка відрізняється тим, що отвір тигля плавильного вузла розташований в верхній частині його стінки, плавильний вузол додатково обладнаний переливною трубкою, яка герметично встановлена в отворі тигля плавильного вузла, при цьому ділянка частини переливної трубки, що знаходиться всередині тигля плавильного вузла, розміщена під кутом, більшим ніж 90°, до стінки тигля таким чином, що нижній кінець цієї частини переливної трубки знаходиться в центральній частині тигля плавильного вузла вище його придонної частини, ділянка частини переливної трубки, що знаходиться ззовні тигля плавильного вузла, розміщена паралельно його стінці і частково знаходиться в зазначеній ізоляції тигля плавильного вузла, додатково тигель плавильного вузла виконаний з можливістю його нахилення для зливання верхнього шару розплавленого матеріалу, а при розташуванні плавильного вузла над тиглем для одержання зливків кремнію плавильний вузол встановлюють таким чином, що нижній кінець частини переливної трубки, розміщеної ззовні тигля плавильного вузла, знаходиться над розплавом тигля для одержання зливка кремнію.
4. Установка за п. 3, яка відрізняється тим, що тигель плавильного вузла і переливна трубка виконані з графіту.
5. Установка за п. 3 або 4, яка відрізняється тим, що вона призначена для одержання зливків мультикристалічного кремнію індукційним методом і камера вирощування зливків цього кремнію включає встановлені засіб стартового розігріву кремнію, охоплений індуктором тигель для одержування зливків кремнію з рухомим дном та чотирма стінками з секцій, що мають вертикальні щілини, які утворюють плавильний простір прямокутного або квадратного поперечного перерізу, засоби переміщення утворюваного зливка кремнію зв'язані з рухомим дном, і містить розташоване нижче тигля для одержування зливків кремнію, відділення контрольованого охолодження.
6. Установка за п. 5, яка відрізняється тим, що тигель для одержування зливків кремнію додатково містить протидеформаційні засоби.
7. Установка за будь-яким з пп. 3-6, яка відрізняється тим, що тигель для одержування зливків кремнію являє собою холодний тигель.
Текст
Реферат: Винахід належить до галузі кольорової металургії, а саме – до конструкції установки для одержання зливків кремнію, зокрема мультикристалічного, і плавильного вузла для подачі завантажувального матеріалу, використаному в ньому. Плавильний вузол включає тигель плавильного вузла і бункер подачі кускової шихти, де тигель плавильного вузла має отвір, розташований в верхній частині його стінки і додатково обладнаний переливною трубкою, яка герметично встановлена в ньому. Причому, ділянка частини переливної трубки знаходиться всередині тигля і розміщена під кутом, більшим ніж 90° до стінки тигля плавильного вузла, і ділянка частини переливної трубки знаходиться ззовні тигля плавильного вузла. При розташуванні плавильного вузла над тиглем для одержання зливків кремнію плавильний вузол встановлюють таким чином, що нижній кінець частини трубки, розміщеної ззовні тигля плавильного вузла, знаходиться над розплавом тигля для одержування зливків кремнію. Винахід забезпечує підвищення якості одержуваного зливка кремнію, зокрема мультикристалічного кремнію, використання найбільш чистої частини розплавленого сировинного матеріалу та збільшення швидкості у видаленні забрудненої частини розплавленого сировинного матеріалу, що підвищує продуктивність його виробництва. UA 107029 C2 (12) UA 107029 C2 UA 107029 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Група винаходів належить до галузі кольорової металургії, а саме - до обладнання для отримання зливків мультикристалічного і монокристалічного кремнію, і може бути використана при виготовленні елементів сонячних батарей з мультикристалічного і монокристалічного кремнію. Сонячні батареї, що дозволяють перетворювати сонячну енергію у електричну, виготовляють з кристалічного кремнію високої якості, як монокристалічного, так і мультикристалічного - полікристалічного кремнію, складеного великими кристалами. Монокристалічний кремній отримують за методом Чохральського шляхом витягування зливка з розплаву кремнію, що знаходиться в кварцовому тиглі. Процес проводять у герметичній камері в атмосфері інертного газу при пониженому тиску і високій температурі. Мультикристалічний кремній придатної якості може бути отриманий індукційним методом, що включає безперервну подачу зверху кремнієвої сировини, індукційне її плавлення у ванні розплаву кремнію, яка з чотирьох боків обмежена стінками мідного водоохолоджуваного тигля прохідного типу (холодний тигель), а знизу - дном, яке є рухомою межею поділу твердої та рідкої фаз кремнію, затвердіння (кристалізацію) розплаву в нижній частині холодного тигля та витягування вниз твердого зливка. В результаті при індукційному методі розплавлений кремній практично не взаємодіє з холодним тиглем. Однак, в процесі вирощування зливків індукційним методом продуктивність обладнання обмежується швидкістю плавлення сировини в холодному тиглі. Крім того, за умови використання неоднорідної сировини за гранулометричним складом, процес вирощування також стає неоднорідним - необхідно змінювати швидкість росту зливку внаслідок різниці в швидкостях плавлення сировини різного гранулометричного складу. Зміна швидкості вирощування призводить до неоднорідності структури мультикристалічних зливків, погіршенню якості сонячних елементів виготовлених з таких зливків. Для підвищення продуктивності обладнання при вирощуванні зливків кремнію відомо застосування плавильного вузла для подачі додаткового завантажувального матеріалу у розплавленому вигляді. З рівня техніки відомий плавильний вузол для подання завантажувального матеріалу у розплавленому вигляді (US, патенти на винаходи №№: 7,344,594 [1], 7,465,351 [2], 7,691,199 [3]). Найбільш близьким є плавильний вузол для подачі завантажувального матеріалу в розплавленому вигляді, що включає тигель плавильного вузла, оточений ізоляцією та індукційним нагрівачем, та бункер подачі кускової шихти [3]. Тигель плавильного вузла має отвір, виконаний у вигляді сопла, розташованого в центрі конусного дна, при цьому сопло має першу частину більшого діаметра, другу частину меншого діаметра і третю найбільшу частину проміжного діаметра. Крім того, за одним із варіантів виконання відомого пристрою для запобігання попадання забруднення, зокрема відколених частинок тигля плавильного вузла, що осідають на його дні, додатково передбачено систему, що включає коаксіально встановлені в тиглі плавильного вузла переливний і фільтрувальний циліндри. Однак, в процесі плавлення сировини у тиглі плавильного вузла відбувається накопичення шлаків та оксиду кремнію, що потребує періодичного видалення забрудненого розплаву. Конструкція відомого плавильного вузла не дозволяє виконати такі операції швидко, а при наявності коаксіально встановлених циліндрів, видалення забруднення з розплаву ще більш ускладнюється, що призводить до необхідності зменшення швидкості і блокування процесу плавлення сировини в плавильному вузлі та видалення забрудненого розплаву або його частини. Найбільш близькою є також установка для одержання зливків кремнію, що включає камеру вирощування зливків кремнію, що містить тигель для одержання зливка і плавильний вузол для подачі завантажувального матеріалу в розплавленому вигляді, виконаний з можливістю розташування над тиглем для одержання зливка [3]. Відомий плавильний вузол включає тигель плавильного вузла, оточений ізоляцією та індукційним нагрівачем, і бункер подачі кускової шихти. Тигель плавильного вузла має отвір, виконаний у вигляді сопла, розташованого в центрі конусного дна, при цьому сопло має першу частину більшого діаметра, другу частину меншого діаметра і третю найбільшу частину проміжного діаметра. Для подачі сировини у вигляді розплаву з середньої по висоті частини тигля плавильного вузла в тиглі плавильного вузла відомої установки додатково передбачено систему, що включає коаксіально встановлені переливний і фільтрувальний циліндри. Однак, в процесі плавлення сировини у тиглі плавильного вузла відбувається накопичення шлаків та оксиду кремнію, що потребує періодичного видалення забрудненого розплаву. Як вже зазначалося вище, конструкція відомого плавильного вузла не дозволяє виконати такі операції швидко, а при наявності коаксіально встановлених циліндрів, видалення забруднення з 1 UA 107029 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розплаву ще більш ускладнюється, що призводить до необхідності зменшення швидкості і блокування процесу плавлення сировини в плавильному вузлі та видалення забрудненого розплаву або його частини. Недолік, пов'язаний з накопиченням шлаків та оксиду кремнію, особливо проявляється при вирощуванні мультикристалічного кремнію індукційним методом, оскільки за цим методом застосовується безперервна подача сировини протягом тривалого часу для додаткового завантажування тигля для вирощування зливка. Необхідність періодичного видалення накопичених шлаків та оксиду кремнію призводить до необхідності зміни швидкості вирощування зливка кремнію, що негативно впливає на якість зливка та продуктивність його вирощування. Задачею винаходу є удосконалення плавильного вузла для подачі завантажувального матеріалу, конструкція якого дозволяє використовувати найбільш чисту частину розплавленого сировинного матеріалу та швидко і надійно видаляти за потреби найбільш забруднену частину розплавленого сировинного матеріалу. Задачею винаходу є також удосконалення установки для одержання зливків кремнію, в якій за рахунок запропонованої конструкції плавильного вузла забезпечуються можливість використання найбільш чистої частини розплавленого сировинного матеріалу та можливість швидкого і надійного видалення, за потреби, найбільш забрудненої частини розплавленого сировинного матеріалу, що призводить до підвищення якості одержаного зливка кремнію та продуктивності його виробництва, зокрема мультикристалічного кремнію, одержаного індукційним методом. Поставлені задачі вирішуються запропонованими плавильним вузлом для подачі завантажувального матеріалу і установкою для одержання зливків кремнію, що його містить. Установка для одержання зливків кремнію включає камеру вирощування зливків кремнію, що містить тигель для одержання зливка, і плавильний вузол для подачі завантажувального матеріалу, виконаний з можливістю розташування його над тиглем для одержання зливків кремнію. Згідно винаходу, плавильний вузол включає тигель плавильного вузла, оточений ізоляцією та індукційним нагрівачем, і бункер подачі кускової шихти. Тигель плавильного вузла має розташований в верхній частині стінки отвір, який обладнаний переливною трубкою, що герметично встановлена в отворі тигля плавильного вузла. При цьому, ділянка частини переливної трубки, що знаходиться всередині тигля плавильного вузла, розміщена під кутом більшим, ніж 90°, до стінки тигля таким чином, що нижній кінець цієї частини переливної трубки знаходиться в центральній частині тигля плавильного вузла вище його придонної частини, ділянка частини переливної трубки,що знаходиться ззовні тигля плавильного вузла, розміщена паралельно його стінці в зазначеній ізоляції тигля плавильного вузла. Крім того, тигель плавильного вузла виконаний з можливістю його нахилення для зливання верхнього шару розплаву, а при розташуванні плавильного вузла над тиглем для одержання зливків кремнію його встановлюють таким чином, що нижній кінець частини трубки, розміщеної ззовні тигля плавильного вузла, знаходиться над розплавом тигля для одержання зливка. Тигель плавильного вузла і переливна трубка виконані з графіту. Запропонована установка призначена для одержання зливків мультикристалічного кремнію індукційним методом, де камера вирощування зливків кремнію включає встановлені засіб стартового розігріву кремнію, охоплений індуктором тигель для одержування зливків кремнію з рухомим дном та чотирма стінками із секцій, що мають вертикальні щілини, які утворюють плавильний простір прямокутного або квадратного поперечного перерізу, протидеформаційні засоби тигля для одержування зливків кремнію, засоби переміщення, зв'язані з рухомим дном, і, розташоване нижче тигля для одержування зливків кремнію, відділення контрольованого охолодження. Тигель для одержування зливків кремнію такої установки являє собою холодний тигель. Запропонований плавильний вузол може використовуватися і в установці, призначеної для одержання монокристалічного кремнію за методом Чохральського. При застосуванні запропонованого плавильного вузла в установці для одержання зливка монокристалічного кремнію більш ефективним є застосування плавильного вузла для кількох установок для одержання монокристалічного кремнію. Експериментально винахідниками було встановлено, що при виконанні отвору в верхній частині стінки тигля плавильного вузла, обладнаного переливною трубкою, яка розміщена таким чином, що один її кінець знаходиться в центральній частині тигля плавильного вузла вище його придонної частини, а другий кінець переливної трубки, що розташований ззовні тигля плавильного вузла, при розміщенні плавильного вузла над тиглем для одержування зливків, знаходиться над розплавом тигля для вирощування зливків, і забезпечення нахилення тигля 2 UA 107029 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 плавильного вузла для можливості зливу верхнього шару розплавленого матеріалу, забезпечує можливість використання найбільш чистої частини розплавленого сировинного матеріалу та можливість швидкого і надійного видалення за потреби найбільш забрудненої частини розплавленого сировинного матеріалу. Як говорилося вище, в процесі плавки кремнію і вирощування зливків індукційним методом швидкість вирощування обмежується швидкістю плавлення сировини, крім того, за наявності розкиду в гранулометричному складі сировини є необхідною зміна швидкості витягування зливку, що зумовлена різними швидкостями плавлення для такої сировини і яка призводить до неоднорідності отриманих зливків і погіршенню якості сонячних елементів. Нами встановлено, що запропонований спосіб подачі сировини у вигляді розплаву дозволив підняти продуктивність обладнання, а також отримати матеріал більш високої якості. Винахід демонструється, але не обмежується ілюстраціями, на яких зображено: на Фіг. 1 - плавильний вузол для подачі завантажувального матеріалу в розплавленому вигляді; на Фіг. 2 - установка для одержання зливків кремнію. Плавильний вузол 1 (Фіг. 2) для подачі завантажувального матеріалу в розплавленому вигляді, розплавлений матеріал 2 (Фіг. 1), включає тигель 3 плавильного вузла, оточений ізоляцією 4, яка знаходиться між тиглем 3 плавильного вузла та індукційним нагрівачем 5. Тигель 3 плавильного вузла може бути з'єднаним з бункером подачі кускової шихти 6. В верхній частині стінки тигля 3 плавильного вузла виконаний отвір 7, який обладнаний переливною трубкою 8, герметично вставленою в ньому. Тигель 3 плавильного вузла і переливна трубка 8 виконані з графіту. Ділянка частини переливної трубки 8, що знаходиться всередині тигля 3 плавильного вузла, розміщена під кутом, більшим ніж 90°, до стінки тигля 3 плавильного вузла таким чином, що нижній кінець цієї частини переливної трубки 8 знаходиться в центральній частині тигля 3 плавильного вузла вище його придонної частини. Ділянка частини переливної трубки 8, що знаходиться ззовні тигля 3 плавильного вузла, розміщена паралельно його стінці і частково знаходиться в ізоляції 4 тигля 3 плавильного вузла. Плавильний вузол 1 виконаний з можливістю розташування над тиглем 9 для одержання зливків кремнію 10 (Фіг. 2) установки для одержання зливків кремнію таким чином, що нижній кінець частини переливної трубки 8, розміщеної ззовні тигля 3 плавильного вузла, знаходиться над розплавом 11 тигля 9 для одержання зливків кремнію 10. Тигель 3 плавильного вузла виконаний також з можливістю його нахилення для зливання верхнього шару розплавленого матеріалу 2, для чого тигель 3 плавильного вузла додатково може бути обладнаним зливником 12. Установка для одержання зливків кремнію (Фіг. 2) включає камеру 13 вирощування зливків кремнію, що містить тигель 9 для одержання зливків кремнію 10 і плавильний вузол 1 для подачі завантажувального матеріалу, окремо показаний на Фіг. 1. Установка для одержання зливків кремнію, показана на Фіг. 2, призначена для одержання зливків мультикристалічного кремнію індукційним методом. В камері 13 вирощування зливків кремнію також встановлені засіб стартового розігріву кремнію (на фігурах - не показано), охоплений індукційним нагрівачем 14 тигель 9 для одержання зливків кремнію, являє собою холодний тигель. Холодний тигель складається з чотирьох стінок, утворених секціями, що охолоджуються рідиною (водою). Між секціями холодного тигля є вертикальні щілини. Холодний тигель з рухомим дном утворюють плавильний простір 15. Додатково, холодний тигель може бути обладнаний протидеформаційними засобами. Рухоме дно холодного тигля зв'язане з засобами переміщення зливка 16, і виконане з можливістю вертикального переміщення вздовж відділення контрольованого охолодження 17. Внутрішня поверхня холодного тигля утворює простір утримання розплаву 11. З плавильного вузла 1 розплавлений матеріал 2, витіснений з тигля 3 плавильного вузла, подається в простір утримання розплаву 11. Установка для одержання зливків кремнію на прикладі одержання мультикристалічного кремнію і плавильний вузол, застосований в установці, працюють таким чином. В камері 13 установки для одержання зливків кремнію встановлюють тигель 9 для одержування зливків, де як такий при одержанні зливка мультикристалічного кремнію 10 використовують холодний тигель: його рухоме дно переміщують вверх, чим обмежують простір утримання розплаву 15 знизу, і завантажують кускову шихту кремнію з бункеру подачі кускової шихти 6. До камери 13 герметично приєднують плавильний вузол 1, закривають її герметично та створюють в камері 13 установки для одержання зливків кремнію та плавильному вузлі 1 контрольовану атмосферу. Плавильний вузол 1 розташовують в камері 13 над холодним тиглем таким чином, щоб нижній кінець частини переливної трубки 8, розміщеної ззовні тигля 3 плавильного вузла, знаходився над розплавом 11 холодного тигля. При цьому, бункер подачі кускової шихти 6 розміщений над тиглем 3 плавильного вузла. З бункера подачі кускової шихти 3 UA 107029 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 6 подають сировину в тигель 3 плавильного вузла. Створюють високочастотне електромагнітне поле індукційним нагрівачем 14. Рухоме дно холодного тигля нагрівається у електромагнітному полі індукційного нагрівача 14 і за рахунок теплопередачі у плавильному просторі 15 нагрівається кускова сировина кремнію. Після досягнення температури 700-800 °C починається індукційне нагрівання кускової сировини в холодному тиглі і її плавлення. У плавильному просторі 15 за формою його поперечного перерізу формується ванна розплаву (Фіг. 2). Створюють високочастотне електромагнітне поле індукційним нагрівачем 5, що оточує тигель 3 плавильного вузла. Тигель 3 плавильного вузла нагрівається у електромагнітному полі індукційним нагрівачем 5 і за рахунок теплопередачі у тиглі 3 плавильного вузла нагрівається кускова сировина кремнію. Після досягнення температури 700…800 °C починається індукційне нагрівання кускової шихти кремнію її плавлення у тиглі 3 плавильного вузла. По мірі плавлення кускової шихти кремнію в тигель 3 плавильного вузла подається сировина з бункера подачі кускової шихти 6. Після досягнення рівнем розплавленого матеріалу 2 в тиглі 3 плавильного вузла висоти, на якій розміщений отвір 7, розплавлений матеріал 2 поступає через переливну трубку 8 в плавильний простір 15 до розплаву 11. Внаслідок теплопередачі по периферії ванни розплаву в плавильному просторі 15 біля стінок холодного тигля відбувається кристалізація розплаву 11 і утворюється гарнісаж, що утримує розплав 11 від його проливання з плавильного простору 15 і запобігає взаємодії розплаву 11 кремнію з матеріалом стінок холодного тигля. За рахунок електромагнітного поля індукційного нагрівача 14 верхня частина ванни розплаву 11 відтискається від стінок холодного тигля і утворюється меніск, на поверхню якого безперервно подається розплавлений матеріал 2 з тигля 3 плавильного вузла, що витісняється внаслідок подачі кусковою шихтою кремнію з тигля 3 плавильного вузла. Рухоме дно холодного тигля переміщують вниз із зони індукційного нагрівача 14 і, по мірі процесу плавлення і руху зливка 10 засобами 16 вниз, в нижній частині ванни розплаву 11 відбувається безперервна кристалізація розплаву кремнію і утворюється зливок мультикристалічного кремнію 10. Формований таким чином зливок мультикристалічного кремнію 10 безперервно переміщується вниз до відділення контрольованого охолодження 17. Переміщення здійснюють з такою швидкістю, щоб рівень розплаву 11 залишався на незмінному рівні відносно індукційного нагрівача 11 холодного тигля, і безперервно проходила кристалізація зливка мультикристалічного кремнію 10. У відділенні контрольованого охолодження 17 здійснюють контрольоване охолодження зливка кремнію 16 і знімання термічних напружень. При накопиченні шлаків або оксидів на поверхні розплаву в тиглі 3 плавильного вузла зупиняють подачу сировини з бункера подачі кускової шихти 6, зупиняють переміщення зливка 10 і проводять очищення поверхні розплавленого матеріалу 2, шляхом нахилення тигля 3 плавильного вузла в протилежному від отвору 7 боці і за межею холодного тигля. Після зливання верхнього шару розплавленого матеріалу відновлюють подачу сировини з бункера подачі кускової шихти 6. Після досягнення рівнем розплавленого матеріалу 2 в тиглі 3 плавильного вузла рівня отвору 7 подача розплавленого матеріалу 2 до розплаву 11 плавильного простора 15 відновлюють і відновлюють переміщення зливка 10. Після отримання зливка 10 достатньої висоти згідно програми вирощування, зупиняють подачу кремнієвої кускової сировини в тигель 3 плавильного вузла, закристалізовують ванну розплаву 11 та проводять охолодження зливка 10 з одночасним його розрізанням на блоки за допомогою пристрою відрізання (не показано). З тигля 3 плавильного вузла вилучають розплавлений матеріал, наприклад, шляхом виливання його в окрему ємність (не показано). Після вилучення зливка 10, розрізаного на блоки, відкривають камеру 1, проводять чистку плавильного вузла 1, камери 13. Були одержані зливки мультикристалічного кремнію в установці для одержання зливків мультикристалічного кремнію індукційним методом запропонованої конструкції з використанням в ньому запропонованого плавильного вузла. Як тигель для одержання зливків 2 використовувався холодний тигель з внутрішнім розміром у поперечному перерізі 350 × 350 мм 2 та 500 × 500 мм . 2 Зливки мультикристалічного кремнію з розміром поперечного перерізу 350 × 350 мм та 500 2 2 × 500 мм були отримані при витягуванні в холодному тиглі зовнішнього розміру 400 × 400 мм 2 та 560 × 560 мм відповідно. Плавлення сировини відбувалось в тиглі плавильного вузла з внутрішнім діаметром 300 мм та 400 мм відповідно з наступною подачею її до холодного тигля. Було проведено 15 плавок з тиглем для одержання зливків з розміром поперечного перерізу 2 350 × 350 мм та 12 плавок з тиглем для одержання зливків з розміром поперечного перерізу 2 500 × 500 мм , які пройшли при стабільному витягуванні зливків мультикристалічного кремнію. Отримані зливки мультикристалічного кремнію високої якості, середня продуктивність установки склала 33 та 48 кг/год. в режимі витягування, швидкість витягування була 1,9 мм/хв. та 1,37 4 UA 107029 C2 2 5 10 2 мм/хв. для установок з тиглем для одержання зливків 350 × 350 мм та 500 × 500 мм , відповідно. Таким чином, завдяки тому, що в запропонованій установці для одержання зливків кремнію використовується найбільш чиста частина розплавленого сировинного матеріалу і забезпечується швидке і надійне видалення, при необхідності, найбільш забрудненої частини розплавленого сировинного матеріалу, підвищується якість одержаного зливка мультикристалічного кремнію та продуктивності його виробництва. При виробництві монокристалічного кремнію запропонований плавильний вузол дозволяє збільшити придатну частину зливка монокристалічного кремнію, що також дозволяє підвищити продуктивність виробництва монокристалічного кремнію. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Плавильний вузол для подачі завантажувального матеріалу в розплавленому вигляді, що включає тигель плавильного вузла, оточений ізоляцією та індукційним нагрівачем, і бункер подачі кускової шихти, де тигель плавильного вузла має отвір, причому, плавильний вузол виконаний з можливістю розташування над тиглем для одержання зливків кремнію, який відрізняється тим, що отвір тигля плавильного вузла розташований в верхній частині його стінки і додатково обладнаний переливною трубкою, яка герметично встановлена в ньому, причому ділянка частини переливної трубки, що знаходиться всередині тигля плавильного вузла, розміщена під кутом, більшим ніж 90°, до стінки тигля плавильного вузла таким чином, що нижній кінець цієї частини переливної трубки знаходиться в центральній частині тигля плавильного вузла вище його придонної частини, ділянка частини переливної трубки, що знаходиться ззовні тигля плавильного вузла, розміщена паралельно його стінці і частково знаходиться в зазначеній ізоляції тигля плавильного вузла, додатково тигель плавильного вузла виконаний з можливістю його нахилення для зливання верхнього шару розплавленого матеріалу, а при розташуванні плавильного вузла над тиглем для одержання зливків кремнію плавильний вузол встановлюють таким чином, що нижній кінець частини трубки, розміщеної ззовні тигля плавильного вузла, знаходиться над розплавом тигля для одержування зливків кремнію. 2. Плавильний вузол за п. 1, який відрізняється тим, що тигель плавильного вузла і переливна трубка виконані з графіту. 3. Установка для одержання зливків кремнію, що включає камеру вирощування зливків кремнію, яка містить тигель для одержання зливка і плавильний вузол для подачі завантажувального матеріалу в розплавленому вигляді, виконаний з можливістю розташування над тиглем для одержання зливка кремнію, зазначений плавильний вузол включає тигель плавильного вузла, оточений ізоляцією та індукційним нагрівачем, і бункер подачі кускової шихти, причому тигель плавильного вузла має отвір, яка відрізняється тим, що отвір тигля плавильного вузла розташований в верхній частині його стінки, плавильний вузол додатково обладнаний переливною трубкою, яка герметично встановлена в отворі тигля плавильного вузла, при цьому ділянка частини переливної трубки, що знаходиться всередині тигля плавильного вузла, розміщена під кутом, більшим ніж 90°, до стінки тигля таким чином, що нижній кінець цієї частини переливної трубки знаходиться в центральній частині тигля плавильного вузла вище його придонної частини, ділянка частини переливної трубки, що знаходиться ззовні тигля плавильного вузла, розміщена паралельно його стінці і частково знаходиться в зазначеній ізоляції тигля плавильного вузла, додатково тигель плавильного вузла виконаний з можливістю його нахилення для зливання верхнього шару розплавленого матеріалу, а при розташуванні плавильного вузла над тиглем для одержання зливків кремнію плавильний вузол встановлюють таким чином, що нижній кінець частини переливної трубки, розміщеної ззовні тигля плавильного вузла, знаходиться над розплавом тигля для одержання зливка кремнію. 4. Установка за п. 3, яка відрізняється тим, що тигель плавильного вузла і переливна трубка виконані з графіту. 5. Установка за п. 3 або 4, яка відрізняється тим, що вона призначена для одержання зливків мультикристалічного кремнію індукційним методом і камера вирощування зливків цього кремнію включає встановлені засіб стартового розігріву кремнію, охоплений індуктором тигель для одержування зливків кремнію з рухомим дном та чотирма стінками з секцій, що мають вертикальні щілини, які утворюють плавильний простір прямокутного або квадратного поперечного перерізу, засоби переміщення утворюваного зливка кремнію зв'язані з рухомим дном, і містить розташоване нижче тигля для одержування зливків кремнію, відділення контрольованого охолодження. 5 UA 107029 C2 6. Установка за п. 5, яка відрізняється тим, що тигель для одержування зливків кремнію додатково містить протидеформаційні засоби. 7. Установка за будь-яким з пп. 3-6, яка відрізняється тим, що тигель для одержування зливків кремнію являє собою холодний тигель. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 6
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: C30B 15/08, C30B 35/00, C30B 15/02, C30B 29/06
Мітки: зливків, вигляді, матеріалу, плавильній, розплавленому, кремнію, установка, містить, подачі, вузол, завантажувального, одержання
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-107029-plavilnijj-vuzol-dlya-podachi-zavantazhuvalnogo-materialu-v-rozplavlenomu-viglyadi-i-ustanovka-dlya-oderzhannya-zlivkiv-kremniyu-shho-jjogo-mistit.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Плавильний вузол для подачі завантажувального матеріалу в розплавленому вигляді і установка для одержання зливків кремнію, що його містить</a>
Попередній патент: Формувач багатофазних серій імпульсів з перенастроюваною тривалістю імпульсів, паузою і кількістю імпульсів в серії
Наступний патент: Спосіб одержання придатного для виготовлення сонячних елементів зливка мультикристалічного кремнію індукційним методом
Випадковий патент: Пристрій керування космічним апаратом