史珺博士：太阳能多晶硅铸锭时的装料解析

图1： 上海普罗一炉四锭多晶硅铸锭炉专用的坩埚上下料车工作示意图
（可一次取放两只G5 或G6坩埚，载重量３吨）

多晶硅铸锭炉的装料注意事项

多晶硅铸锭的装料是一个很关键的过程，这个过程常常被忽视。但对于多晶硅提纯和铸锭来说，这个过程有任何疏忽，都会导致铸锭失败，甚至会酿成严重的事故。

首先，要注意硅料运送和处理过程中的防污染。硅料从前道工序来的时候，一定要注意包装和保护，不能有任何污染的机会。这些污染源包括：外物掉入、肉体接触、脏的手套或工具接触、不洁的包装或容器、空气中的灰尘、等等。因此，硅料的运送和储存是一个非常严格的过程，不能有任何马虎，其对于洁净度的要求，要比食品或药品要高得多。

其次，在装料的过程中，一定要注意不能将坩埚损坏。坩埚是石英陶瓷的，其强度很脆，很容易在硅块的撞击下碎裂。要是真的碎裂还是幸运的，因为能够当场发现，至多坩埚报废，损失几千元。但绝大多数情况下，坩埚发生的是隐裂，这时，根本无法发现，这样的隐裂在生产过程中会直接导致漏硅事故，而导致炉体损坏，可能就是几万甚至几十万元的损失。因此，就要求我们装料的时候要十分小心，轻拿轻放，不能为了多装料而用力向下压或砸硅料。

第三，对于一些铸锭坩埚，表面有氮化硅涂层作为脱模剂。虽然经过烧结，这些涂层依然十分脆弱。稍有碰撞就会脱落，一旦脱落就失去了涂层的作用，导致硅料与坩埚战粘结而导致硅锭破裂。对于有涂层的坩埚需要仔细地装料，通常需要在接触坩埚的四壁和底部放置一些板状或片状硅材料，以免块料的尖角刮坏涂层。

第四，装料时，工人要穿着防汗服，戴双层乳胶手套，戴口罩和帽子，决不能用手指直接接触硅料。要严禁有汗滴掉入硅料里，也不能打喷嚏。这些都会对硅料产生非常严重的污染。为了避免出汗，则应当在凉爽的地方装料，或者向装料人员提供冷风机。装料时，绝对不能摘下口罩和帽子，手套如果被硅划破，必须更换。更换过的手套不得再次使用。

第五，许多工厂设立了装料室，提供空调，这样可以改善装料条件，使工人能够更加从容地装料。在装料室将料装入坩埚后，再通过送料机构送入炉内。装满料的坩埚在运送时要加以十倍的小心。任何一个轻微的震动，就会导致坩埚发生破裂或隐裂。因此，必须保证百分之百的平稳运送。装料的坩埚在运送时，底部一定要有柔性的垫子，吸收掉万一不慎的震动对坩埚的冲击。

普罗的多晶硅上下料设备

针对上海普罗的RDS4.0系列一炉四锭的铸锭炉，上海普罗研制了专门为铸锭炉进行坩埚上料和下料的设备，称为CLC系列。CLC系列坩埚上料设备可以使用户在洁净室内装料，装料后，在炉前等待，一旦炉内硅锭清理完毕后，可立即用车辆将装满料的坩埚送入炉内。该设备也可用于将铸锭后的坩埚、硅锭从炉内去除。

上下料机构可以使用户事先将坩埚装满料，节省炉次之间的间隔时间，提高单炉产量，且上料平稳，可避免坩埚因颠簸或碰撞导致隐裂，而导致铸锭工艺过程中的漏硅现象。

对于一炉四锭炉来说，上料机构分为CLC2.1和CLC2.2种型号。

CLC2.1 ，是专为上海普罗四锭铸锭炉配套的辅助设备，适用于RDS4.5、RDS4.6炉型，每次可将2个装满硅料的坩埚送入炉内，或从炉内将其取出。整套设备由料叉和车架两部分组成，配合地面钢轨及吊架，装料平台共同组成上下料系统。该上料车结构简单，使用方便。四锭炉配合该车可在8分钟内将4个坩埚的料准确放入炉内或取出。使用完毕可将车架悬臂竖起置于工作平台下。　　　　


图２： CLC-2.1型 坩埚上下料车

CLC-2.2型坩埚上料车，专为上海普罗四锭铸锭炉配套的辅助设备，适用于RDS4.5、RDS4.6炉型，每次可将2个装满硅料的坩埚送入炉内，或从炉内将其取出。　　　　



图３　CLC2.2系列坩埚上下料车

（用于上海普罗的一炉四锭的多晶硅铸锭炉，可一次性存取两只坩埚）

上海普罗并没有忘记使用单锭炉的客户。针对单锭铸锭炉，上海普罗开发了CLC1.2系列的坩埚上料车，可每次将一个装满硅料的坩埚送入炉内，或从炉内将坩埚取出。CLC1.2可装载G5或G6坩埚，装载重量最大可达1吨。

该设备采用两组伺服油缸，由传感器识别路面感应条、PLC两轴同步控制，电动自行式，自动识别式，具有行进路线自动识别、机身灵活调头、精确定位等优势，可同时满足多台铸锭炉装卸任务。



图4 CLC1.2 坩埚装料车（用于单锭铸锭炉）