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多晶硅铸锭炉的工作原理首先，硅料熔融是多晶硅铸锭炉的第一步。
在炉中加入高纯度的硅料，通常是硅块或硅片，然后通过电阻加热或感应加热的方式将硅料加热到熔融温度。
在炉内，硅料中的硅原子由于热能的作用开始振动，并逐渐失去其原子间的结合力。
当硅料的温度达到熔点时，硅原子之间的键强度完全消失，形成了液态硅。
其次，铸锭凝固是多晶硅铸锭炉的第二步。
当硅料熔融后，开始降低温度使其凝固。
凝固过程中，硅原子重新排列并形成了晶体的结构。
在这个过程中，硅原子重新组合并排列成晶格结构，形成了多晶硅。
凝固速度的控制对于提高多晶硅的晶粒度和降低杂质含量非常重要。
通常情况下，在凝固过程中还会控制硅料的搅拌，以避免结晶过程中的杂质团聚。
首先，多晶硅铸锭炉的炉体结构非常重要。
炉体通常由石墨材料制成，可以耐受高温和化学反应。
石墨材料的热传导性能较好，可以加热和散热硅料，确保温度均匀且稳定。
其次，温度控制是多晶硅铸锭炉的关键。
在炉内加热过程中，需要对温度进行精确的控制，以确保硅料能够均匀熔融。
在铸锭凝固过程中，温度的准确控制对于晶体的形成和生长非常重要。
通常通过在炉体中设置多个温度传感器，并通过反馈控制系统来实现温度控制。
最后，搅拌和保护气氛是多晶硅铸锭炉中的重要步骤。
通过搅拌硅料可以改善熔融过程中的均匀性，避免杂质团聚。
此外，为了保护熔融硅料不受氧化的影响，炉内通常需要保持特定的气氛，如氢气或氩气。
总结起来，多晶硅铸锭炉的工作原理包括硅料熔融和铸锭凝固两个主要步骤。
硅料经过加热熔化后，凝固过程中重新排列并形成晶体结构。
在实际操作中，需要考虑炉体结构、温度控制、搅拌和保护气氛等因素的影响。
多晶硅铸锭的晶体生长过程多晶硅铸锭的晶体生长过程在真空熔炼过后，还要经过一个降温稳定，就进入定向凝固阶段。
这个过程既是多晶硅的晶体生长过程，也能够对回收料和冶金法多晶硅料中含有的杂质进行进一步的提纯。
（一）定向凝固与分凝现象硅液中的杂质在硅液从底部开始凝固的时候，杂质趋向于向液体中运动，而不会停留在固体中。
这个现象叫做分凝现象。
在固液界面稳定的时候，杂质在固体中的数量与在液体中的数量的比值，叫做分凝系数。
分凝系数小于1的杂质，在进行定向凝固的时候，都会趋向于向顶部富集。
富集的数量和程度，取决于分凝系数的多少。
一般来说，金属杂质的分凝系数都在10-3以下（铝大约是0.08），所以，定向凝固方式除杂，对于金属杂质比较有效；而硼和磷的分凝系数分别为0.8和0.36，因此，硼和磷的分凝现象就不是太明显。
在定向凝固提纯的同时，考虑硅的长晶工艺，使得定向凝固后的硅能够成为多晶硅锭而直接进行切片，这就是将提纯与铸锭统一在一个工艺流程中完成了。
这也是普罗的提纯铸锭炉的重要提纯手段。
由于含有杂质的硅料和高纯料的结晶和熔液的性质都不太一样，因此，提纯铸锭炉所采用的热场与纯粹铸锭炉的热场是有区别的。
普罗新能源公司目前采用自己研制的提纯铸锭一体化的专利设计，比较成功地解决了这个问题，使得真空熔炼与铸锭是在一次工艺里完成的，既较好地解决了提纯的问题，也圆满地完成了铸锭的要求。
（二）晶体生长过程定向凝固分为以下四个阶段，包括：晶胚形成、多晶生长、顶部收顶、退火冷却。
晶胚形成在熔炼过后，要把硅溶液的温度降低到1440℃左右，并保持一段时间，然后，使坩埚底部开始冷却，冷却到熔点以下6-10℃左右，即1404-1408℃左右。
RDS4.0型的炉体降低底部温度的方法是降低底部功率，和逐渐打开底部热开关的方式。
与常规铸锭炉的提升保温体和加热体方式相比，由于不存在四周先开始冷却然后才逐步到中央的过程，因此，底部温度要均匀得多。
铸锭时，底部红外测温的数据不完全是硅液底部的温度，因为，该测点与坩埚底部的硅液还隔了至少一层坩埚，因此，红外温度仅能参考，还是要根据每台炉子各自的经验数据。
生产多晶硅的工作原理
多晶硅生产的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 原料准备：首先，将高纯度的硅石通过破碎、磨粉等方式进行预处理，得到符合要求的硅粉。
2. 载体制备：将硅粉与少量添加剂混合，在高温条件下，通过化学反应将硅粉烧结成块状结晶硅，形成多晶硅的基础材料。
3. 铸锭制备：将块状结晶硅通过熔炼、浇铸等方法，将其熔化并倒入特制的铸锭模具中。
在凝固过程中，通过控制温度和冷却速率等参数，使熔态的硅逐渐结晶成为不规则形状的多晶硅铸锭。
4. 晶棒修整：将多晶硅铸锭进行切割，得到多个晶棒。
然后，对晶棒进行粗修整、中修整和精修整等工艺处理，使其尺寸和形状更加精确。
5. 晶棒切片：将修整后的晶棒进行切片，即将晶棒垂直切割成薄片，每片厚度通常为0.2-0.3毫米。
这些薄片即为多晶硅太阳能电池的主要材料。
6. 太阳能电池制造：利用多晶硅薄片制造太阳能电池。
首先，在薄片上形成p-n 结构；然后，通过在片上涂覆导电膜、铝等材料，形成电池电极；最后，进行电池的封装和测试，制成成品太阳能电池。
需要注意的是，多晶硅的生产过程是一个复杂的工序，不同的生产厂家和工艺流程可能会有所不同。
以上仅为一般多晶硅生产的工作原理的简化描述。
定向凝固制备铸造多晶硅的原理及应用综述摘要：阐述了介绍了定向凝固应用于硅材料的理论基础，论述了近年来定向凝固制备技术在杂质提纯和晶体生长的研究进展，提出了定向凝固制备铸造多晶硅研究现状和存在的问题。
展望今后的发展前景，认为新型的定向凝固技术制备出的硅锭在杂质含量、晶体结构方面均优于传统凝固技术，应积极改善定向凝固技术，以制备高品质的太阳能硅材料。
关键词定向凝固；铸造多晶硅；杂质和缺陷；转化效率晶体硅太阳能电池包括单晶电池和多晶电池2种，多晶电池的市场份额占到一半以上，商业化的多晶电池效率可以达到14%左右[1]。
实验条件下，多晶电池的最高转化效率达到20.30左右，多晶电池的效率虽然略低于单晶电池1%～2%，但多晶电池制造成本低、环境污染小，仍有很高的性价比和市场[2]。
近年来，由于技术改良、电池效率提高及生产成本下降等有利因素，因而大大促进了多晶电池应用技术的发展，也使业内专家学者给予了多晶电池制备技术更多研究和关注[3]。
影响多晶电池转换效率主要有2个方面：一是多晶硅铸锭的纯度，即使材料中含有少量的杂质，对电池的光电性能就有很大的影响[4]；二是尽量减少材料中各种缺陷，多晶硅铸锭中的晶界、位错与杂质聚集成载流子复合中心，大大的降低了多晶电池效率。
由以上表述可知，要提高多晶电池的效率，必须围绕提高材料纯度和降低材料缺陷的技术进行研究，而定向凝固技术正是制备硅晶体材料的典型应用。
定向凝固技术开始只用于传统的高温合金研制，经过几十年的发展，它已经是一种成熟的材料制备技术[5]。
定向凝固技术在多晶硅铸造主要是控制晶体生长和杂质提纯2方面的应用。
定向凝固技术可以很好地控制组织的晶面取向，消除横向晶界，获得大晶粒或单晶组织，提高材料的力学性能[6]。
同时，定向凝固可生成按照一定晶面取向、排列整齐的晶体结构,由于分凝系数的不同，杂质凝聚于晶界和铸锭上方，对材料起到提纯作用。
1. 基本原理多晶硅铸锭实际上就是由定向排列的柱状晶体组合形成，形成的理论基础就是定向凝固原理。
多晶硅铸锭炉的工作原理：将多晶硅料装入有涂层的坩埚内放在定向凝固块上；关闭炉镗后抽真空，加热待硅料完全熔化后，隔热笼缓慢往上提升，通过定向凝固块将硅料结晶时释放的热量辐射到下炉腔内壁上，使硅料中形成一个竖直温度梯度。
这个温度梯度使坩埚内的硅液从底部开始凝固，从熔体底部向顶部生长。
硅料凝固后，硅锭经过退火、冷却后出炉完成整个铸锭过程。
热场是多晶硅铸钻炉的心心脏，其内装石墨加热器、隔热层、坩埚和硅料等。
多晶硅工艺生产过程必须通过加热室的调整来实现，因此，多晶硅铸锭炉加热室的结构设计显得至关重要。
1加热方式分析为使硅料熔融，必须采用合适的加热方式。
从加热的效果而言，感应加热和辐射加热均可以达到所需的温度。
如果采用感应加热的方式，由于磁场是贯穿硅料进行加热，在硅料内部内部很难形成稳定的温度梯度，破坏晶体生产的一致性,而采用辐射加热可以对结晶过程的热量传递进行精确控制,易于在坩埚内部形成垂直的温度梯度，因此我们优先采用辐射加热的方式。
2 加热器的设计多晶硅铸锭炉加热器的加热能力必须超过1650℃，同时材料不能和硅材料反应,不对硅料造成污染，能在真空及惰性气氛中长期使用。
符合使用条件可供选择的加热器有金属钨、钼和非金属石墨等。
由于钨、钼价格昂贵，加工困难,而石墨来源广泛，可加工成各种形状。
另外，石墨具有热惯性小、可以快速加热，耐高温、耐热冲击性好，辐射面积大、加热效率高、且基本性能稳定等特点，因此我们采用高纯石墨作为加热材料。
根据盛装硅料坩埚的特点，加热器设计为如图2形状。
1.石墨加热板；2.石墨加热板；3.角接器；4.石墨电极；5.支承环；6、7、8.碳、碳螺栓、螺母图 2 石墨加热器基本结构2．1石墨加热器的设计计算该炉基本参数：额定功率：165 KV A：最大线电流：3800A：最大输出电压：25V。
加热器的接线方式(见图3)。
图3 加热器的接线方式由I线=3800A，可得：I相=3800/ √3=2194A则每个电阻的电流：I R =2194/2=1097每个电阻的阻值：R=25/1097=0.0228欧该加热器由4块加热板组成，则每块加热板电阻：R板=R*4/6=0.0228*4/6=0.0342欧功率校核：P总=6V2/103R代入得：P总=165KV A,符合额定功率指标。
