多晶铸锭炉技术参数
单晶炉和多晶硅铸锭炉概述
3.直拉单晶炉热场
• 直拉单晶炉热系统由加热器、保温系统、 支持机构、托杆、托碗等组成。加热器是 热系统的主体。用高纯石墨制成。保温系 统用石墨制成，也有碳素纤维、碳毡、高 纯石英钼片和高纯石墨其中几种材料混合 组成。
• 观察窗装在直拉单晶炉膛上，由两层石英玻璃（或厚玻璃）组成，两 层玻璃中间通水，它是观察拉硅单晶过程中各种情况的窗口。
• 热电偶装在直拉单晶炉膛的测温孔上，正对加热器中部。为了使便于 测量和测量灵敏准确，一般通过聚光镜，将光聚集于热电偶堆上。
• 电极装在炉膛底部，它的作用是支撑加热器（石墨）和保温系统（或 通过石墨电极支撑），把强大的电流传给加热器，使加热器产生高温， 熔化多晶硅。电极一般由紫铜制成，两层铜管成环状，内部通水。
• 片状单晶生长法是近几年发展的一种单晶生长技术。 将多晶硅放入石英坩埚中，经石墨加热器加热熔化， 将用石墨或者石英制成的有狭缝的模具浸在熔硅中， 熔硅依靠毛细管作用，沿狭缝升到模具表面和籽晶 融合，用很快的速度拉出。生长片状单晶拉速可达 50毫米/分。
• 片状单晶生长法现在多采用横向拉制。将有一平缺 口的石英坩埚装满熔硅，用片状籽晶在坩埚出口处 横向引晶，快速拉出片状单晶。片状单晶横向拉制 时结晶性能好，生产连续，拉速快，可达20厘米/ 分
中国芯技术系列
单晶炉和多晶硅铸锭炉概述
技术创新，变革未来
一、 单晶炉
• 目前在所有安装的太阳电池中，超过90%以上的是 晶体硅太阳电池，因此位于产业链前端的硅锭/片 的生产对整个太阳电池产业有着很重要的作用。
Dss多晶炉
DSS多晶炉主要内容：1.掌握DSS炉的长晶原理2.DSS炉的基本结构3.DSS炉的基本操作及其安全处理措施4.铸锭的生产流程及其基本检测1、DSS多晶炉的长晶原理DSS（多晶硅定向生成铸锭炉）能生产较大尺寸的，优质的多晶硅锭（用于光伏工业领域）。
DSS的生产量很大，能在50个小时左右的时间内生产出400--500kg的硅锭。
在长晶期间，只有隔热笼一个部件在运动，通过其的运动控制炉子热场的分布，从而达到定向长晶的目的。
内涂SiN的坩埚装入多晶硅料后放在导热性很强的石墨块DS-Block。
整个坩埚由石墨板固定，主要防止坩埚高温软化导致其胀破。
有石墨固定的坩埚被隔热笼从上到下罩住。
隔热笼内壁四周粘有加热电阻，能起到加热硅料，同时又能起到隔热作用。
关闭炉子后排气，接通加热器电源融化硅料数小时以上。
硅料从上部和四周开始先熔，此时隔热笼与DS-Block完全接触，形成一个封闭的加热场。
待完全熔完，隔热笼慢慢升起以便露出DS-Block的边缘，使热量辐射到下腔室的水冷四壁上。
水冷却DS-Block后再返回来冷却坩埚底部，从而使坩埚内的熔融硅周围形成了一个竖直温度梯度。
这个梯度使坩埚内的硅料从底部开始凝固，从熔体底部向顶部开始长晶，形成一个金字塔型的长晶结构。
当中心长晶结束后，晶体开始向四周生长。
当所有的硅料都凝固后，在程序的控制下，硅锭需要经过退火，冷却处理以免破裂且能将（晶格）位移降到最小限度。
2、DSS多晶炉的结构结构：系统硬件包括不锈钢板，一对侧板，水冷铸锭炉，供应电源，一个真空泵系统和一个控制柜，操作控制盘。
炉腔包括石墨加热区和隔热层组件。
炉腔周围有架空层（以便操作和维修，同时支撑着变压器），公用设施和布设在架空层地板下面的电线。
2.1炉腔上腔室像一个倒扣的钟固定在三个支架上。
利用三个结实的丝杠连接下腔室和上腔室。
挠性的驱动电缆使3个丝杠作同步运动。
一个大的DC电机驱动着丝杠上下运动，以打开和关闭下腔室，这样可以将坩埚/硅料装入加热区和取出长晶后的硅锭。
铸锭炉参数表
加热器电源
温度测定
B型热电偶 红外测温仪
控制器构成
参数 840mmX840mmX304mm
约5500Kg 约50Kg 约400Kg 约1800Kg 4800mmX3500mmX5100mm 1870mm 内：SUS316L 厚16mm 外：SUS304L 厚8mm 上腔体：1580mm 下腔体：780mm 炉盖厚：68mm 900mm 测温及观察：1处 螺旋形构造 炉体各部件最下部 自动/半自动 ≤380mm 2处（上限、下限） 半自动 ≤950mm 2处（上限、下限） 60KPa（工艺要求） 3Pa以下 5Pa/Hr以下 ISO 100mm 自动/手动 +0.15KPa 200L/min(用MFC控制Ar) 2.7kg/cm2以上 输入电压:AC三相380V(50/60Hz) 加热器功率:200KW 输出控制方式:功率控制/温度控制 功率控制精度:额定直流输出±2%内 冷却水流量:不小于20L/min 重复精度:±0.5ºC 测定范围:0~2000ºＣ 重复精度:0.1% 测定范围:600~2000ºＣ 工业级平板电脑(带触摸屏) 三菱PLC/基恩士PLC 装料:手动 抽真空:手动/自动
制
加热:手动自动
方 式
工艺控制方式
溶解、稳定：手动/自动 凝固、结晶:手动/自动
退火:手动/自动
冷却:手动/自动
取出:手动
冷
冷却水源输出输入口
Φ 50mm（2英寸）
却
流量
300L/min~350L/min
水
水压
多晶硅铸锭炉生产工艺控制技术和设备组成
多晶硅铸锭炉生产工艺控制技术和设备组成
多晶硅铸锭炉是多晶硅制造的关键设备之一，其工艺流程的稳定性、设备控制的稳定性和先进性直接关系到是否能够生产出合格的硅锭，而合格的硅锭直接决定着硅片制成的电池的光电转换效率。
因此，详细地介绍了多晶硅铸锭炉的生产工艺，并主要对抽真空系统，压力控制系统、加热系统、测温系统、保温层升降系统等设备组成展开分析，探讨了控制系统的硬件控制结构、软件流程以及在设计时体现出的独到的设计理念和创新性。
引言
在世界能源形势日益严峻的当下，太阳能光伏产业得到了迅速的发展。
硅是太阳能电池重要的化学组成，多晶硅铸锭炉可以通过熔融和定向长晶凝固技术对硅进行调整和切片，使其成为符合太阳能电池生产要求的材料。
完善的生产工艺控制系统和科学的设备组成使得多晶硅铸锭炉可以保证较高的可靠性和稳定性。
1、多晶硅铸锭炉生产工艺
多晶硅铸锭炉的生产工艺是将热交换法和布里曼法进行了结合，硅在铸锭炉内发生结晶，硅锭生产加热过程中底部的隔热层和炉的保温层确保了严密的闭合状态，从而避免了硅锭生产热量的外泄和温度的不均衡造成的硅锭受热不均衡，为硅锭长晶创造了良好的环境。
当铸锭炉内的硅锭出现结晶情况时，开始向炉内充入保护器，在保持熔融硅原料的坩埚位置不变的情况下将保温层进行升高，这时保温层与隔热层之间会出现缝隙，坩埚底部的热量便会通过这个空隙散发出去，炉壁和气体这样的热量置换使得坩埚底部的温度逐渐降低，已经完成结晶的材料便会从加热区离开，但是熔融的硅液体却不会离开，使得硅锭结晶过程中固体和液体的界面形成了较为稳定的温度梯。
多晶硅铸锭炉生产工艺控制技术
多晶硅铸锭炉是太阳能光伏产业中，最为重要的设备之一。
它通过使用化学方法得到的高纯度硅熔融，调整成为适合太阳能电池的化学组成，采用定向长晶凝固技术将溶体制成硅锭。
这样，就可切片供太阳能电池使用。
多晶硅铸锭炉采用的生长方法主要为热交换法与布里曼法结合的方式。
这种类型的结晶炉，在加热过程中保温层和底部的隔热层闭合严密，保证加热时内部热量不会大量外泄，保证了加热的有效性及加热的均温j生。
开始结晶时，充入保护气，装有熔融硅料的坩埚不动，将保温层缓慢向上移动，坩埚底部的热量通过保温层与隔热层之间的空隙发散出去，通过气体与炉壁的热量置换，逐渐降低坩埚底托的温度。
在此过程中，结晶好的晶体逐步离开加热区，而熔融的硅液仍然处在加热区内。
这样在结晶过程中液固界面形成比较稳定的温度梯度，有利于晶体的生长。
其特点是液相温度梯度dT／dX 接近常数，生长速度可调。
通过多晶硅铸锭法所获得的多晶硅可直接获得方形材料，并能制出大型硅锭；电能消耗低，并能用较低纯度的硅作投炉料；全自动铸锭炉生产周期大约50 h可生产200 kg以上的硅锭，晶粒的尺寸达到厘米级；采用该工艺在多晶硅片上做出电池转换效率超过14％。
多晶硅铸锭炉融合了当今先进的工艺技术、控制技术、设备设计及制造技术，使它不仅具有完善的性能，而且具有稳定性好、可靠性高，适合长时间、大批量太阳能级多晶硅的生产。
1、多晶硅铸锭炉的主要工艺特点太阳能级多晶硅的生产。
根据以上的多晶硅铸锭炉定向生长凝固技术原理，并结合我国当前实际需要，我们特别制定了以下的工艺流程。
多晶硅主要工艺参数如下。
第一步：预热(1)预热真空度：大约1．05 mPa；(2)预热温度：室温一1 200 oC；(3)预热时间：大约15 h；(4)预热保温要求：完全保温。
第二步：熔化(1)熔化真空度：大约44．1 Pa；(2)熔化温度：1 200℃～1 550℃；(3)熔化时间：大约5 h；(4)熔化保温要求：完全保温；(5)开始充保护气。
京运通多晶铸锭炉培训教材
5. 炉子在上升下降腔室时，严禁用手扶碰下腔室，防止在下降 炉子在上升下降腔室时，严禁用手扶碰下腔室， 过程中腔室摆动，影响丝杠性能，以及对人危险。 过程中腔室摆动，影响丝杠性能，以及对人危险 6 .当硅锭从炉子内拿出时应戴防护眼睛，防止在急冷情况下，石 当硅锭从炉子内拿出时应戴防护眼睛， 当硅锭从炉子内拿出时应戴防护眼睛 防止在急冷情况下， 英碎片会飞溅入人的眼睛。 英碎片会飞溅入人的眼睛括机架、炉 热场系统、 室、热场系统、真空和 气路系统、水冷系统。 气路系统、水冷系统。
1. 机架 机架支撑了炉 体的全部重量。它 的三根圆形的柱子 分别分布在一个等 边三角形的三个顶 点上，三根柱子由 三 根 梁 连 接 在一起 ， 梁上布有加强筋， 跟炉室一起组成一 个稳定结构。
2 . 安全保护规定 1）在工作时，维修人员必须穿戴维修专用服装，穿上绝缘性比较好 的橡胶鞋，以防与大地导通 2）在周围有通电导线的场所或者有高压设备的地方工作时，你的一 只手必须插在口袋里。 3）维修人员禁止佩戴一些饰品，特别是那些金属饰品，以防意外接 触电路和接通导体电流。 4）不能想当然的做一些没有根据事实的操作，任何事情都必须在有 依据的情况下进行操作，当问题 无法解决时，应向相关技术人员咨 询怎样处理。 5）断开设备保护时 ，相关人员都应明白为何断开，明白其原因和 断开后的后果。 6）炉子装有防爆装置，在炉子的顶部和侧面都有相应减压防爆装置。
8 . 安装坩埚护板螺母应用相同的力，旋紧时往回旋半圈。使之达 到平衡，防止在加热期间出现力的不平衡，导致坩埚裂掉且护板 与坩埚之间留有一定的空隙。 9 . 断水保护 该报警分两级，水流不足为黄色报警（报警值），断水为红色报 警（临界值）。出现断水情况，立刻检查断水原因，采取措施， 如果是冷却水源出问题，应采取备用措施，确保冷却水的正常运 行。
硅片制备--多晶硅铸锭炉和单晶炉2
多晶硅生产过程（LDK)
SS炉
• 系统硬件包括: 不锈钢 板，一对侧板，水冷铸 锭炉，供应电源，一个 真空泵系统和一个控制 柜，操作控制盘。
• 炉腔包括石墨加热区和 隔热层组件。炉腔周围 有架空层（以便操作和 维修同时支撑着变压 器），公用设施和布设 在架空层地板下面的电 线。
操作原理
二、多晶硅铸锭炉
1.多晶硅锭生长方法
• 根据生长方法的不同，多晶硅可分为等轴晶、柱 状晶。通常在热过冷及自由凝固的情况下会形成 等轴晶，其特点是晶粒细，机械物理性能各向同 性。
• 如果在凝固过程中控制液固界面的温度梯度，形 成单方向热流，实行可控的定向凝固，则可形成 物理机械性能各向异性的多晶柱状晶，太阳电池 多晶硅锭就是采用这种定向凝固的方法生产的。
• DSS（定向固化系统）能生产较大尺寸的, 优质的多晶硅锭（用于光 伏工业领域）。DSS的生产量很大, 能在不到50个小时的时间内生产 出270kg的硅锭。在长晶期间, 只有一个部件在运动, 这样的设计极大 地简化了操作, 减小了操作的复杂性。尤其注意降低一些消耗件（例 如加热器, 隔热层元件）的成本, 从而降低了炉子长期运行的成本。
炉子的操作
• 一般情况下，DSS炉能在全自动模式下运行，几乎不需要 操作工的干预。操作工只负责装硅料，出锭，确认长晶阶 段的设置是否正确，输入的操作参数是否正确，定期检查 操作工控制盘上显示的输出值和信号是否正确以便推测炉 子的运行状况。操作工也必须定期记录这些操作参数，为 接班的操作工提供参考及预测工艺流程。该控制系统也需 要操作工确认某个工艺阶段已经正常结束，例如: 确认熔 化阶段已经结束。
1.2 热交换法及布里曼法
• 热交换法及布里曼法都是把熔化及凝固置于同一坩埚中 （ 避免了二次污染）, 其中热交换法是将硅料在坩埚中 熔化后, 在坩埚底部通冷却水或冷气体, 在底部进行热量 交换, 形成温度梯度, 促使晶体定向生长。
ECM铸锭炉
Standard offerST PV DiamantTECHNICAL SPECIFICATION（技术规格）P h o t o v o l t a i cP o l y s i l i c o n i n g o t p r o d u c t i o n f u r n a c e（光伏多晶硅铸锭炉）Standard offerST PV DiamantSUMMARY1. PV SILICON FURNACE1.1. Quality commitment(质量承诺)1.2. Ingot specifications(铸锭规格)2. STANDARD FURNACE PRESENTATION3. STANDARD FURNACE DESCRIPTION(标准炉描述)3.1. Thermal(热量的) working area3.2. Vacuum gas circuits(真空气体循环)3.3. Loading/Unloading3.4. Vessel descriptionOPERATION(监管操作)4 SUPERVISIONCHARACTERISTICS5 TECHNICAL5.1. Dimensions5.2. Thermal parts5.3. Utilities to foresee(预见效用)1.PV SILICON FURNACE1.1 QUALITY COMMITMENTECM design is based on high expertise in industrial furnace manufacturing and long experience (since 1983) in supplying furnaces for PV silicon growth.Our furnaces design takes into account (考虑)all the specifications of the PV industry:- Capability to produce high ingot quality suitable to process high efficiency solar cells- Optimised production cost due to high silicon feedstock(原料) yield(生产), fully automatic thermal cycle(热循环), low maintenance cost with specialdesign to protect the furnace in case of(以防) crucible(坩埚) breakage(破损),low electrical consumption(电量消耗).- The design of the heating elements(加热元件) induces(促使\导致) a small quantity of(少量) graphite(石墨) inside the furnace; it is helpful to reduce (减少)the carbon contamination(碳污染) of the silicon and to decrease(减少) themaintenance cost.- The size of the furnace is adapted to(适合) the existing sizes of the commercialised(商业的) silica crucibles.1.2. I NGOT SPECIFICATIONS(铸锭规格)- Weight: standard 240 kg , up to 300 kg depending on the size of the silicon feedstock(原料),- Dimensions: section(截面) 68x68 cm², suitable to cut 16 bricks(砖) (156x156 mm²), or 25 bricks (125x125 mm²), height approximately 225 mm for 240 kgdepending on the crucible(坩埚) reference,- Crystal structure(晶体结构): directional(方向的) inside the whole ingot(锭), large grains(颗粒), no “grit” (粗砂)structure, no SiC particules,- Low mechanical stress(机械应力), no thermal crack(热裂纹),- Typical（典型的） minority（少数） carrier lifetime（寿命） after cutting 5-8 µs with standard PV silicon,ECM provides the process（方法、步骤、工艺） in order to achieve the standard production requirements of PV silicon manufacturing.2.S T A N D A R D F U R N A C E P R E S E N T A T I O N (介绍)MAIN WORKING PRINCIPLE （原理）This equipment is built from ECM standard range （范围） DIAMANT . It has been engineered and optimized （优化） for the polycrystalline （多晶的） columnar （柱型） growth of silicon for PV application （光伏应用）. Its dimensions allow the melting of 240 to 300 Kilograms of silicon loaded in a crucible (坩埚), then the columnar crystallization （结晶）, based on a BRIDGMAN as crystal growth configuration （结构、构造）.1. Easy loading （装载） of the furnace2. Once the melting is completed, a controlled thermal leak （热渗漏）, in thecrucible (坩埚) bottom plate, starts the solid nucleation （晶核形成）.3. Then , by controlling the different heating zone （加热带） temperatures orelectrical power （电功率）, the crystallization （结晶） goes on, up to the melt surface. The interface （分界面） between solid and melt must remain as flat as possible （尽可能平坦） during growth, hence （因此） the following thermal configuration （热/温区结构）: - Different heating zones （加热带）: - TOP - LATERAL UP （侧部、侧面上） - LATERAL DOWN （侧部、侧面下）By installing （安置、配置） such a 3 zones configuration （3区结构）, ECM had twotargets （目的）:- Efficiency （效率） in melting time- be as close as possible （尽可能接近） from a Bridgman well known crystal （晶体） growth method.M oreover, the presence （存在）of high quality brushless motor （电机） gives best control of crucible (坩埚) DOWNWARD （向下） translation （转化）.Generating （产生、发生） the initial （最初的） thermal loss （热散失） is obtained by a mechanism （机构） that opens the lifting （提升） bottom insulation （隔热层）of crucible.Those technical design features （特征） allow achieving flat solidification isotherm （等温线） curves （平坦凝固温度曲线）.The thermal （热） assembly （集合、集结） can be easily disassembled （分解） and fits closely with （非常适合） the industrial standards for maintenance （维护）. ECM design takes into account （考虑） the possibility of an accidental （意外） breakage （破损） of the silica crucible (坩埚). The critical （重要的） components （组成、成分） of the furnace are protected against liquid silicon in order to limit the cost consequence （结果） and the time of repair. The gas circuit inlet （入口） is used to inject （注入） the gas flow （气流） on the melt surface. It should allow working with inert gas （惰性气体） flow at atmospheric pressure （大气压） or partial pressure.A supervision system （监控系统） for process control and follow-up （跟踪） of different furnaces can be installed （安装）in case of a complete workshop （车间） monitoring （监视、控制）.3.S T A N D A R D F U R N A C ED E S C R I P T I O N3.1. THERMAL WORKING AREA （热工作区）The cycle begins by melting （融化） the polycrystalline silicon （多晶硅）. The crucible (坩埚) is positioned （安置） in the upper position. Each heating zone (top and lateral （侧部）) is independently controlled （独立控制）. They are controlled by tracking （跟踪） ramps （斜坡） and soaks （浸泡） versus （与…相对） timeA view port （观察窗） allows the optical （光学） sight of the melt surface.Once silicon is melted, the crucible (坩埚) can be slowly lowered down （降下） at the growth position and the bottom （底部） insulation （隔热层） flap （扔掉） of the crucible opens in order to start nucleation （长晶） and the columnar （柱型） crystallization （结晶）.So, the different variable parameters （变化参数） for this process are: 1. Upper zone temperature2. Lateral upper zone temperature3. Lateral lower zone temperatureNote: For each zone, a ramp or soak is independently possible 4. The translation （平移、转换） of the bottom insulation （隔热层） of the crucible. 5. Inert gas （惰性气体） filling of the furnace (He, Ar, N 2) can decrease （减少） the cooling timeDifferent cycles or combination （化合） of those parameters are possible versus time.3.1.1. THERMAL CONSTRUCTIONThe different heaters（加热器） are made of pure, thin graphite（石墨） grains（颗粒）. They are supplied with low voltage（低电压） through water cooled （水冷）copper（铜） current（电流） feed through located（安装） on furnace vessel（容器）and supported by vacuum leak（真空泄漏） tight flanges（紧固法兰）.Each zone temperature is measured by double thermocouples（热偶） isolated（隔离） by pure alumina（纯氧化铝）. TC made of W/Wrhe（钨铼） 5%/26% for longlifetime（寿命）.One thermocouple（热偶） is used for regulation（调节）, this other one for overtemperature heating on a separate controller（单独控制）.One thermocouple is provided for temperature checking（校核、检测） of thebottom of the crucible.It is made of Pt（铂）/PtRh（铂铑铂）30%/6%.The thermal insulation（隔热层） is made of rigid（严格） self（本性） standing （标准） graphite felt（石墨毡）.The mechanism（机械装置） for bottom insulation（隔热层）opening and closing isindependent（独立的） from the crucible translation movement（坩埚平移运动）.The crucible graphite support（坩埚石墨支撑）stands on a metallic（金属） frame（框架、结构）which translates（转化） UPWARDS（向上） and DOWNWARDS（向下）, with ascrew cylinder（丝杆） and guided（引导） on vertical（垂直） metallic（金属） support（支撑）with roller（辊筒） and counter（反向） roller. This same assembly（集成块）drives the DOWNWARD movement during growth driven by a brushless asynchronousmotor（异步电机） associated to a speed reducing system（减速系统）.All those metallic（金属） parts are cooled with water. Associated to the translation（平移、转换） mechanism（机构）, it permits to adjust（调节） the thermal leak（热散失） and the crystallization rate（结晶速率）.3.1.2. MAIN TECHNICAL PARAMETERS（主要技术指标）Very high purity graphite heaters （高纯石墨加热器）with ash content lower than20 PPM.Power top zone................................................. 50 kWPower lateral upper zone..................................... 50 KWPower lateral lower zone .................................... 50 KW3 transformers（变压器）Hz Ð 3 phases (50)V Ð Primary（初级） (400)Ð Secondary low voltageÐ Material cooling in air3 THYRISTORS（半导体闸流管） power unitLoad/unloading translation speed（装卸料提升速度）.....≈ 0.8 m/minProcess translation speed（结晶转化速率）................. 5 to 50 mm/hour3.2. VACUUM / GAS CIRCUITS（真空/气体回路）:3.2.1. THE CYCLEAt cycle start, after loading and closure（关闭） of the vessel（容器）, one pumping group purges（凈化、清除） the atmosphere of the vessel.SEQUENCE(顺序、次序) AT ATMOSPHERE PRESSUREOne filling circuit allows setting an argon（氩） pressure in the vessel until a pre-set （预先设定）threshold value（极限值）. The gas supply is then switched（转换） on a "flow' circuit equipped with pressure reducer（减压装置） and flow meter（流量计）. In the same time, the gas outlet opens. The gas is then flowing through the vessel. SEQUENCE（顺序） AT PARTIAL PRESSURE（局部压力）A separated（分隔的）circuit, supplied by a pressure reducer switch（减压阀） and a micrometric valve（微调阀）, allows working at pressure lower than atmospheric pressure, thanks to a pumping group（泵组）.3.2.2. THE PUMPSA mechanical pump（机械泵）associated to a ROOTS pump（罗茨泵）allows achievement of a primary vacuum in the vessel through a butterfly valve（蝶阀）.The vacuum level（真空度） is indicated（显示） by a PIRANI gauge（皮拉尼压力[真空]计） LEYBOLD and a vacuum indication box(真空指示盒).The vacuum control system allows complete AUTOMATIC（全自动） sequence.The vacuum leak（真空泄漏） tightness（紧固） of the assembly is ensured by O- rings （O型圈）seals（密封） installed in high tolerance（高公差） flanges（凸缘、法兰）.3.2.3. PUMPS SPECIFICATIONSLimit vacuum (primary vacuum)................................... 5.10-3 to 10-2 mbar（即0.5Pa-1.0Pa ） Pumps:Ð Mechanical pump（机械泵） LEYBOLD or equivalent（等价物） 180 m³/hr Ð Roots pump（罗茨泵） LEYBOLD or equivalent.............1000 m³/hr Overall leakage rate（全面渗漏速率）.............................∼ 5.10-3 mbar l/s Threshold（开始） controller（控制器） for partial pressure.. till 900 mbar abs 3.3. LOADING/UNLOADING（装/卸料）3.3.1. THE CYCLEThe hearth（炉膛） being in the low (furnace open) position, detected（探测） by a sensor（传感器）, the loading of the graphite（石墨） support can be carried out with a fork（叉） lift loader.When the hearth is closed again, the load is consequently（最终） translated （转至）UPWARDS in the melt position.3.3.2. THE CRUCIBLE TRANSLATION（坩埚移动）A gear reducer group（齿轮减速机构） drives a screw cylinder（丝杆）allowing moving UPWARDS a chariot guided in vertical（垂直） support fitted with rollers（滚筒） and counter（反向） rollers.3.4. VESSEL（容器） DESCRIPTIONThe metallic vessel（金属容器）, made of corrosion free stainless steel（耐腐蚀不锈钢）, is vertical and cylindrical（竖直圆柱）.It is made of double walls（夹层）, water cooled, and made of 3 different parts:dismountable top cover（可拆卸的顶部封头）Main body, cylindrical and verticalHearth（炉膛）The top cover is equipped with（装备）:Thermocouples（热电偶） feedthroughs（穿通） flanges（凸缘、法兰）(safety and regulation调节、校准 )One "T" gas inlet（入口） on view port（观察窗） flange（凸缘、法兰）The cylindrical part is equipped with:A view port for sight（观察窗） seeing in silicon bottom safety tank（罐、槽）A gas outlet （出口）flange（凸缘）A flange for air inletA flange for vacuum pumping（真空泵）The hearth receives:Flanges for thermocouples（热电偶） feedthroughs（通过）Flanges for 2 main screws（螺杆） levelling（使…水平） the crucible（坩埚）Cantilever（悬臂） plate（盘、板） for connection with（连接） hearth lifting system （炉膛提升系统）(3 screens)Water cooling circuit:The connection for water supply on the furnace is made on a main manifold equipped with necessary inlets for different sub-assemblies（部件） to cool down.The water outlet manifold receives the different parts flow cooling with "presence of flow" indicators（指示器）.3.5. ELECTRICAL CABINETS DESCRIPTION（电控柜描述）FOREWORDThe general lay out of cabinet implies to separate power from control functions, either in the same cabinet, or with separate cabinets. The pathway （路径） of low voltage (instrumentation 使用仪器) cables is defined and installed to cancel all possible Electromagnetic (电磁) Compatibility （兼容性） problems.All relays （继点器）, contactors （交流接触器）, etc are made by SCHNEIDERPOWER CABINETA main switch （主开关） equipped with fuses （保险） is located upward the switches for the 3 heating lines.Each heating line is equipped with: Ð One main switchÐ One contactor （交流接触器）Ð One THYRISTOR (晶闸管)power unit EUROTHERM Ð One current transformer （变压器）CONTROL CABINETThis part contains the monitoring devices and the programmable logic controller (PLC) from SIEMENS S7 which main functions are:• temperature control on each of the 3 zones,• the sequence of actions ,• And all safeties （保险） and interlocks （联动装置）.A “3 lights “column on top of cabinet indicates the presence of defects （缺陷）.4.S U P E R V I S I O N （监督、管理）O P E R A T I O N （操作）There are 2 principal modes of furnace operation : manual automaticFor each possible function, the operator's action level is specified. The main existing levels are: operatorMethod / ProcessManufacturer / maintenanceMAIN PRINCIPLES OF FUNCTIONSelecting one of the function modes is done from the control panel （控制面板） of local cabinet (near the furnace and the loading area) by a selecting switch.For the function in "automatic" mode, it is necessary that a "recipe" (that is the complete set of temperature/time/events parameters) has been sent (transferred) from the supervision （管理） computer to the active PLC.The automatism （自动化） is realised by a PLC, which structure is: Ð one assembly rack with electrical supply and CPV card Ð input/output ON/OFF cards for the different logic actuators. Ð the communication port from supervisor PC to PLC is on the PLC master card. Ð analogy （类似）input/outputs cards for temperature acquisition （获得） and power controlThis PLC is equipped with pre-installed control loop （循环） with set points tracking （跟踪）, PID control.The supervision software is based on In Touch (runtime 运行时间 version), it has high graphical （绘图）possibilities.It is possible with it to: Ð Manage the different recipes (create, modify, rename, cancel) Ð Remote loading recipe to PLC for execution Ð Follow-up on DIFFERENT SCREENS (curves, table status, table defects …) Ð Daily memory on hard disk of all physical data and alarms that occurred Ð Printing of quality documents and graphics curves5.T E C H N I C A L C H A R A C T E R I S T I C S5.1 DIMENSIONSExternal silica crucible dimensions （坩埚尺寸）: Ð Length ............................................................................. 720 mm Ð Width............................................................................... 720 mm Ð Height.............................................................................. 420 mmSilicon maximum load (depending on size of silicon pieces)....... 300 Kg5.2 THERMICMax Temperature ........................................................................ 1550°CStandard offerST PV DiamantkW Top zone (50)kW Upper laterale zone (50)kW Lower laterale zone (50)KW TOTAL (150)5.3 UTILITIES TO BE FORESEENElectrical power...........................................................................400 V – 50 HzTotal power to be installed........................................................... 170 KVACompressed airÐ Pressure..........................................................................minimum 6 barsGas ...........................................................................................ARGON 3 bars For faster cooling（为更快冷却） (customer option) ...........HELIUM 3 barsCooling water...............................................................................Ð Intake pressure (3)barsNm3/h Ð Flow rate (21)11。
多晶硅铸锭晶体生长技术及设备
Insulation H eat E xchanger
热交换法(HEM)
目前国内生产厂家主要使用的一种炉型,特点：
坩埚和热源在熔化及凝固整个过程中均无相对位移。一般在坩 埚底部置一热开关，熔化时热开关关闭，起隔热作用；凝固开 始时热开关打开，以增强坩埚底部散热强度。长晶速度受坩埚 底部散热强度控制，如用水冷，则受冷却水流量所控制。 由于定向凝固只能是单方向热流，径向(即坩埚侧向)不能散 热，径向温度梯度趋于0，而坩埚和热源又静止不动，因此随 着凝固的进行，热源也即热场温度(大于熔点温度)会逐步向上 推移，同时又必须保证无径向热流，所以温场的控制与调节难 度要大。 如简图所示，液固界面逐步向上推移，液固界面处温度梯度必 须是正值，即大于0。但随着界面逐步向上推移，温度梯度逐 步降低直至趋于0。从以上分析可知热交换法的长晶速度及温 度梯度为变数。而且锭子高度受限制，要扩大容量只能是增加 硅锭截面积。 最大优点是炉子结构简单。
GT-Solar 结晶炉
特点:
底装料，易于操作 标准模块，易于安装 全自动生产 产量达 6.2MW 硅锭尺寸: 840x840mm 硅锭重量: ~450 kg
德国普发拓普公司结晶炉
特点： 通过热区六面加热实现高效率，缩短熔化周期； 底部装料系统方便快捷，易于操作和维修； 垂直梯度定向结晶工艺； 全自动工艺控制。 技术参数： 尺寸：840x840mm； 硅锭重量：390 Kg； 功率：330 KVA
德国ALD结晶炉
特点：
结构独立，可熔炼和结晶400Kg硅锭 底部和顶部均配备加热器系统，可控制结晶 配备可用于工业生产的PLC控制系统 工艺过程中无需移动坩埚 全自动熔炼、结晶和退火
尺寸Байду номын сангаас
JZ460660多晶铸锭炉相关技术性能参数
一、公司概况北京京运通科技股份有限公司成立于2002年8月8日，并于2008年10月31日改制为股份有限公司，注册资金3.69亿元人民币，公司总资产15亿元人民币。
公司主要产品包括：软轴单晶炉、多晶铸锭炉、区熔单晶炉、硅芯炉、多晶硅还原炉、晶体下拉炉等。
企业2008年总产值达8亿元，2009年总产值6亿元，2010年全年总产值约10亿元。
公司目前员工总数560余人，大专以上学历人员占30%以上。
2008年4月公司在董事长冯焕培先生提议下，董事会聘请美国麻省理工学院机械工程博士黎志欣先生任京运通公司总裁兼首席运营官，负责公司的日常运营。
公司目标是要成为世界级光伏设备制造商，要把国际光伏先进设备和服务与国内的制造成本结合起来，为客户提供性价比最高的产品。
公司总部位于北京经济技术开发区经海四路158号，建筑面积达3.8万平方米的现代化大型装配厂房已于2009年初投入使用。
公司产能得到大幅度提升，已具备单晶炉月产150台，多晶硅铸锭炉50台的产能。
原有张家湾开发区厂区在改造扩建的同时，新购入各种大型及精密加工设备，已成为公司的设备加工基地，为京运通的发展奠定了坚实的基础。
我公司为北京市高新技术企业，中国电子专用设备工业协会和中国半导体材料协会会员单位。
公司从2003年申请并通过了ISO9001：2000质量管理体系认证审核。
主要产品进行了CE认证，公司拥有光伏设备相关专利30余项，具有较强的研发能力，不断推出的新产品，将促进企业的持续发展。
二、公司产品介绍公司产品硅晶体生长设备主要以软轴硅单晶炉和多晶硅铸锭炉为主力产品，其次还有区熔炉和多晶硅还原炉等其他相关炉型。
其中软轴单晶硅炉包括JRDL-800，JRDL-900两种主要炉型,从控制上分为(PLC IRCON 工控机),(PLC CCD 工控机)和(全自动.只限JRDL-900-AT)三种形式；多晶铸锭为JZ-270/450、JZ-460/660几种机型，控制上全部实现自动化，PLC控制系统为西门子新型产品。
2019年JZ460660多晶铸锭炉相关技术性能参数
公司简介一、公司概况北京京运通科技股份有限公司成立于2002年8月8日，并于2008年10月31日改制为股份有限公司，注册资金亿元人民币，公司总资产15亿元人民币。
公司主要产品包括：软轴单晶炉、多晶铸锭炉、区熔单晶炉、硅芯炉、多晶硅还原炉、晶体下拉炉等。
企业2008年总产值达8亿元，2009年总产值6亿元，2010年全年总产值约10亿元。
公司目前员工总数560余人，大专以上学历人员占30%以上。
2008年4月公司在董事长冯焕培先生提议下，董事会聘请美国麻省理工学院机械工程博士黎志欣先生任京运通公司总裁兼首席运营官，负责公司的日常运营。
公司目标是要成为世界级光伏设备制造商，要把国际光伏先进设备和服务与国内的制造成本结合起来，为客户提供性价比最高的产品。
公司总部位于北京经济技术开发区经海四路158号，建筑面积达万平方米的现代化大型装配厂房已于2009年初投入使用。
公司产能得到大幅度提升，已具备单晶炉月产150台，多晶硅铸锭炉50台的产能。
原有张家湾开发区厂区在改造扩建的同时，新购入各种大型及精密加工设备，已成为公司的设备加工基地，为京运通的发展奠定了坚实的基础。
我公司为北京市高新技术企业，中国电子专用设备工业协会和中国半导体材料协会会员单位。
公司从2003年申请并通过了ISO9001：2000质量管理体系认证审核。
主要产品进行了CE认证，公司拥有光伏设备相关专利30余项，具有较强的研发能力，不断推出的新产品，将促进企业的持续发展。
二、公司产品介绍公司产品硅晶体生长设备主要以软轴硅单晶炉和多晶硅铸锭炉为主力产品，其次还有区熔炉和多晶硅还原炉等其他相关炉型。
其中软轴单晶硅炉包括JRDL-800，JRDL-900两种主要炉型,从控制上分为(PLC IRCON 工控机),(PLC CCD 工控机)和(全自动.只限JRDL-900-AT)三种形式；多晶铸锭为JZ-270/450、JZ-460/660几种机型，控制上全部实现自动化，PLC控制系统为西门子新型产品。
PI-I-0085 01 多晶铸锭各工艺参数标准
DOC.#：文件号 REV：版本PI-I-0085 01PRODUCT产品：铸锭多晶部门
ORIGINATOR 编制TECH 技术QC 质量MFG 制造CUSTOMER客户：硅片车间签名
WORK STATION工序名称： 日期
1.0多晶铸锭炉基本工艺参数表
0±200-1550度1300-1580度1350-1450度1200-1400度0-1380度3-8H 10-20H 0-380-1550度1300-1580度1350-1450度1200-1400度0-1380度2.5-6H 9-18H
2.0说明
DSS铸锭炉在运行过程中由于工艺控制需要可对上述参数进行调整，并记录在《多晶DSS炉调整记录表》上。
3.0附表
《多晶DSS炉调整记录表》 PI-I-0085 01退火时间
冷却时间多晶GT炉主要工艺参数
offset值调整范围
SPECIAL WI 专用作业指导书
Reason(s) for Update 更新原因： 增加调整记录说明
多晶铸锭主要工艺参数标准
PAGE 页： 1 OF 1
加热阶段温度范围
offset值调整范围
熔化阶段温度范围
长晶阶段温度范围
退火阶段温度范围
冷却阶段温度范围
冷却时间多晶JS炉主要工艺参数
熔化阶段温度范围
长晶阶段温度范围
退火阶段温度范围
冷却阶段温度范围
退火时间
加热阶段温度范围。
多晶铸锭炉技术参数
附件1：JZ-460/660多晶铸锭炉技术参数一、JZ-460/660型多晶铸锭炉介绍JZ-460/660型多晶铸锭炉能生产520KG/660KG-800KG优质的多晶硅锭，本设备的生产量很大，能在60个小时的时间内生产出合格的硅锭。
设备操作简单，直观的界面，给操作人员节省很多时间来处理设备的运行情况，从而极大的提高了生产效率，节约了成本。
JZ-460/660型多晶铸锭炉使用高纯度的内涂氮化硅的石英坩埚，运行过程中，通过隔热层的提升，在热场内产生温度梯度，从而由下往上定向长晶，在整个长晶过程中只有隔热层一个部件在运动，大大减少了故障的发生，从而提高了炉子的稳定性能。
整个工艺过程分为装料，抽真空，检漏，加热，熔化，长晶，退火，冷却。
装料是在喷有氮化硅涂层的石英坩埚内，在保证不破坏涂层的条件下，进行装料。
装完料后开始抽真空，当压力降到0.008mbar时即可检漏，如果设备检漏通过，此时我们即可开始自动运行设备，按照配方工艺步骤运行。
在晶体生长过程中，一般自坩埚底部开始降温，当硅熔体温度低于熔点时，在接近坩埚底部处首先凝固，形成许多细小的核心，然后横向生长，当核心相互接触时，再逐渐向上生长，长大，形成柱状晶，柱状方向与晶体方向平行，直至所有的硅熔体都结晶为止，这样制备出来的多晶硅的晶粒大小，晶界结构，缺陷类型都很相似。
对于重量为520kg的铸造多晶硅而言，硅锭尺寸一般为840*840*316mm。
目前JZ-460/660炉型已被著名硅片制造厂家批量采用，稳定生产出高质量的硅锭。
二、JZ-460/660型多晶铸锭炉使用需要的环境条件(户内)a)环境温度：20±5℃b)环境湿度：≤ 65%（不结露）c)地质震动要求：外界震源：当大于10HZ时，振幅小于0～0.003mm三、我公司JZ-460/660多晶铸锭炉技术性能参数表序号项目参数备注1 电源电压380VAC2 电源频率50HZ3 电源相数3相4 电源功率200KW 真空机组电源功率11.5KW，电控系统电源10KW5 坩埚尺寸520～550Kg 870×870×480mm 推荐660～800Kg 1040×1040×480mm 推荐6 铸锭尺寸520Kg 840×840×316mm660Kg 1000×1000×283mm7 炉内真空度抽空极限真空度1Pa以下长晶等阶段工作压力600mbar允许泄漏量≤2Pa/5min测量范围0.0133～1.33×Pa8 炉内温度与测量最高极限温度1575℃测量最高温度1800℃R型热电偶重复精度：±0.5℃红外测温仪重复精度：±1℃9 内/外部尺寸炉体内直径￠2100mm炉体内高度2625mm下腔室升降行程950mm隔热钢笼升降行程380mm主机（长×宽×高）3230×3200×4850mm平台（含单边梯子）（长×宽×高）5160×4730×4160mm10 重量主机5500kg 平台3350kg11 冷却水入口压力最大0.45MPa四、供货清单五、变压器技术规范1.输入额定电压：变压器每相带3个抽头3AC380V， 3AC400V，3AC420V 额定频率：50/60HZ电压波动范围：342V~418V2.输出额定容量：200KW额定电压：3AC25V3.其他加热控制方式：定周期调功方式调压方式：变压器一次侧调压变压器结构：△/Y控制信号：4~20mA功率因数：0.9六、设备布置图及土建资料七、多晶铸锭炉安装条件：（一）、供土建设计所有资料1.厂方要求安装起吊高度：≥6500mm 。
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附件1：JZ-460/660多晶铸锭炉技术参数
一、JZ-460/660型多晶铸锭炉介绍
JZ-460/660型多晶铸锭炉能生产520KG/660KG-800KG优质的多晶硅锭，本设备的生产量很大，能在60个小时的时间内生产出合格的硅锭。
设备操作简单，直观的界面，给操作人员节省很多时间来处理设备的运行情况，从而极大的提高了生产效率，节约了成本。
JZ-460/660型多晶铸锭炉使用高纯度的内涂氮化硅的石英坩埚，运行过程中，通过隔热层的提升，在热场内产生温度梯度，从而由下往上定向长晶，在整个长晶过程中只有隔热层一个部件在运动，大大减少了故障的发生，从而提高了炉子的稳定性能。
整个工艺过程分为装料，抽真空，检漏，加热，熔化，长晶，退火，冷却。
装料是在喷有氮化硅涂层的石英坩埚内，在保证不破坏涂层的条件下，进行装料。
装完料后开始抽真空，当压力降到0.008mbar时即可检漏，如果设备检漏通过，此时我们即可开始自动运行设备，按照配方工艺步骤运行。
在晶体生长过程中，一般自坩埚底部开始降温，当硅熔体温度低于熔点时，在接近坩埚底部处首先凝固，形成许多细小的核心，然后横向生长，当核心相互接触时，再逐渐向上生长，长大，形成柱状晶，柱状方向与晶体方向平行，直至所有的硅熔体都结晶为止，这样制备出来的多晶硅的晶粒大小，晶界结构，缺陷类型都很相似。
对于重量为520kg的铸造多晶硅而言，硅锭尺寸一般为840*840*316mm。
目前JZ-460/660炉型已被著名硅片制造厂家批量采用，稳定生产出高质量的硅锭。
二、JZ-460/660型多晶铸锭炉使用需要的环境条件(户内)
a)环境温度：20±5℃
b)环境湿度：≤ 65%（不结露）
c)地质震动要求：外界震源：当大于10HZ时，振幅小于0～0.003mm
三、我公司JZ-460/660多晶铸锭炉技术性能参数表
序号项目参数备注
1 电源电压380VAC
2 电源频率50HZ
3 电源相数3相
4 电源功率200KW 真空机组电源功率11.5KW，电控系统电源10KW
5 坩埚尺寸520～550Kg 870×870×480mm 推荐660～800Kg 1040×1040×480mm 推荐
6 铸锭尺寸
520Kg 840×840×316mm
660Kg 1000×1000×283mm
7 炉内真空度抽空极限真空度1Pa以下
长晶等阶段工作压力600mbar
允许泄漏量≤2Pa/5min
测量范围0.0133～1.33×Pa
8 炉内温度与
测量
最高极限温度1575℃
测量最高温度1800℃
R型热电偶重复精度：±0.5℃
红外测温仪重复精度：±1℃
9 内/外部尺
寸
炉体内直径￠2100mm
炉体内高度2625mm
下腔室升降行程950mm
隔热钢笼升降行程380mm
主机（长×宽×高）3230×3200×4850mm
平台（含单边梯子）
（长×宽×高）
5160×4730×4160mm
10 重量主机5500kg 平台3350kg
11 冷却水入口压力最大0.45MPa
四、供货清单
五、变压器技术规范
1.输入
额定电压：变压器每相带3个抽头3AC380V， 3AC400V，3AC420V 额定频率：50/60HZ
电压波动范围：342V~418V
2.输出
额定容量：200KW
额定电压：3AC25V
3.其他
加热控制方式：定周期调功方式
调压方式：变压器一次侧调压
变压器结构：△/Y
控制信号：4~20mA
功率因数：0.9
六、设备布置图及土建资料
七、多晶铸锭炉安装条件：
（一）、供土建设计所有资料
1.厂方要求安装起吊高度：≥6500mm 。
2.厂房清洁度要求：密闭净化厂房（参考30-100万级根据当地风沙气候定），杜
绝可腐蚀性气体。
3.安装地基：应放置在专用混凝土基础上，混凝土厚度≥250mm，承重能力≥10
吨/㎡。
4.室内环境条件须恒温、恒湿，室温：20±5℃，相对湿度：≤65%
5.厂房应尽量远离或避开振动源、外界振源：当大于10Hz时振幅值小于
0-0.003mm。
（二）、冷却用水的要求：用水量及压力流量
1、冷却水
入口压力最大：0.45MPa
入、出口压力差：0.25MPa
入口水温：≤28℃（最好24+－1℃）
流量：160-180L/min
2、备用水（紧急情况）：流量＞160L/min，维持时间≥10h，
备注：停水时立即换至备用水。
（三）、铸锭炉用各种气体、压力及用量
1、氩气压力及用量
压力：0.3MPa以上
流量：能提供0-200L/min的流量
消耗量：70-75m³左右/炉
2、压缩空气
压力：0.5MPa-0.7MPa
流量：100L/min
3、氦气（可选项）
压力：0.3MPa以上
用量：6-7m³/硅锭
（四）、铸锭炉各单元用电明细
1、真空机组电源
电压：380V
频率：50Hz
功率：11.5kw
相数：3相
2、电控系统电源
电压：380V
频率：50Hz
功率：10kw
相数：3相
3、加热系统电源
电压：380V
频率：50Hz
功率：200kw
相数：3相
（五）、铸锭炉水气管路接口口径
1、配气管路接口：泄压安全阀接管口径Φ150mm
氩气接管口径 NW-16法兰
氦气接管口径 NW-16法兰 2、冷却水接口：冷却水入、出口口径Rc2″（六）、铸锭炉真空机组参数
1、真空机组
抽气速率：300L/s
主管路进气口径：Φ150mm
出气口口径：Φ76mm
辅管路进气口径：Φ16mm
冷却水流量分别为：
F1：(14±2) LPM （电极1）
F2：(14±2) LPM （电极2）
F3：(14±2) LPM （电极3）
F4：(16±2) LPM （炉体上腔体和顶盖）
F5：(18±2) LPM （炉体侧壁）
F6：(42±4) LPM （炉体下腔和上部）
F7：(35±2) LPM （炉体下腔和下部）
F8：(8±2) LPM （机械泵和总泵）。