本實用新型屬于高效多晶硅片的制造領(lǐng)域，具體涉及一種高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺及采用該平臺的鑄錠爐。

背景技術(shù)：

在光伏領(lǐng)域的高效多晶硅片的制造過程中，其中鑄錠技術(shù)對硅片品質(zhì)有決定性作用。鑄錠過程中，由于石墨熱場和硅熔體高溫反應(yīng)，大量碳雜質(zhì)進入熔體，在晶錠長晶過程中由于組分過冷或固液界面呈凹型造成熔體流動不暢不能有效推進碳雜質(zhì)的偏析，進而造成碳濃度過高，從而產(chǎn)生碳化硅雜質(zhì)點，坩堝涂層氮化硅也起到了促使作用，形成了氮化硅和碳化硅共生的雜質(zhì)點。這些雜質(zhì)點需要通過紅外探傷，經(jīng)紅外成像才能看到，確定了位置大小后再行切除，該過程大大影響了鑄錠的成品率，影響多晶硅錠的質(zhì)量。

傳統(tǒng)熱交換平臺（DS塊）是個方塊結(jié)構(gòu)，方塊各個表面都為水平面，在長晶過程中由于坩堝冷壁現(xiàn)象等原因容易造成坩堝內(nèi)下部已經(jīng)結(jié)晶的固態(tài)硅與坩堝內(nèi)上部熔體狀態(tài)的硅之間形成的固液界面呈〝W〞或〝凹〞形，不利于鑄錠過程中的應(yīng)力釋放和雜質(zhì)向邊緣運動和偏析，從而在晶體中形成雜質(zhì)點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了解決目前鑄錠過程中硅原料過冷或熔體流動不暢等原因造成晶錠品質(zhì)差、成品率低的問題，提供一種高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺及鑄錠爐。

為了達到上述實用新型目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺，包括平板，其特征在于，所述平板包括上表面、下表面和側(cè)面，所述側(cè)面設(shè)于上表面、下表面之間，所述下表面設(shè)有向上表面方向凹陷的凹槽，所述凹槽設(shè)于下表面中部。

本方案的熱交換平臺通過在下表面設(shè)置向上的凹面也就是凹槽，這樣形狀的熱交換平臺由于底部的中間部分薄、外沿厚，當長晶開始，設(shè)于坩堝外側(cè)的保溫罩打開時，坩堝底部中間的硅熔體首先形成大的過冷度而首先凝固長晶，坩堝內(nèi)的硅熔體形成了和熱交換平臺的底部輪廓線相仿的溫度曲線與固液界面。隨著隔熱籠不斷的打開，固液界面保持著〝凸〞向上推進，由于凸型的固液界面使晶體生長過程中的熱應(yīng)力得到很好的釋放，晶體在切片和制作太陽電池的工藝中碎片率得到降低。同時凸型的固液界面使雜質(zhì)因偏析原理向坩堝壁移動而被推出不至于被固相吞沒而包裹形成異質(zhì)點。

進一步，所述平板為方形或者圓餅狀結(jié)構(gòu)。

進一步，凹槽的截面為圓弧，所述圓弧為劣弧。凹槽呈向上凹陷的圓弧形，使得熱交換平臺的中部位置厚度最薄，最利于長晶過程中，隔熱籠逐漸打開，坩堝內(nèi)靠近底部中心的硅熔體的速冷，獲得更大的過冷度，因此底部中心的硅熔體首先凝固長晶，使晶體生長過程中的熱應(yīng)力得到良好有效的釋放。

進一步，所述凹槽的外邊緣與側(cè)面不接觸。位于凹槽的外邊緣與側(cè)面之間的下表面用于安裝時的支撐柱接觸，避免支撐柱直接與凹槽頂觸，使得凹槽內(nèi)空間散熱不均，影響長晶效果。

進一步，凹槽的最大深度小于或等于平板高度的1/2。避免凹槽過深，造成整個熱交換平臺的強度不夠。

進一步，凹槽的表面形狀為圓形、橢圓形、矩形中的一種。

更進一步，所述凹槽的外邊緣的最寬距離大于或等于2/3的下表面的寬度。凹槽盡可能大便于形成大的過冷度，但考慮到熱交換平臺的安裝位置及安裝強度，凹槽也不能過大，過大不利于熱交換平臺的安裝使用。

一種采用上述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺的鑄錠爐，包括爐體，其特征在于，所述爐體內(nèi)設(shè)有隔熱籠、坩堝、加熱器、支撐柱，所述坩堝設(shè)于隔熱籠內(nèi)，加熱器設(shè)于坩堝、隔熱籠之間，所述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺設(shè)于坩堝底部，所述支撐柱設(shè)在所述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺與所述爐體的底部之間。

進一步，所述支撐柱為伸縮式。

進一步，所述隔熱籠包括側(cè)板與底板，所述側(cè)板與底板可拆卸連接。

由于多晶鑄錠過程中固液界面始終保持了微凸的形狀，晶體生長過程中有效減弱了雜質(zhì)的包裹現(xiàn)象，從對硅塊紅外探傷的結(jié)果看硅塊內(nèi)部較改進前紅外透過好干凈無陰影，雜質(zhì)對成品率的影響由原來的1.3-3%下降到0.5%以下。電池片的碎片率由原來的0.8%降低到0.5%。同等條件下電池片的效率相對提高0.03%。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：本熱交換平臺的底部呈弧形掏空狀，整個底部中間薄、邊緣厚，中間的散熱速度大于四周邊緣的散熱速度，使用該熱交換平臺的鑄錠爐內(nèi)的硅熔體位于中間位置的首先凝固長晶，形成向上凸起的固液界面，利于應(yīng)力的釋放和雜質(zhì)的偏析，提高晶錠品質(zhì)和成品率。

附圖說明

圖1是高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺的示意圖；

圖2是圖1仰視圖的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1仰視圖的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是鑄錠爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺，10平板，11上表面，12下表面，13側(cè)面，14凹槽，15凹槽內(nèi)沿，16凹槽外邊緣，17凹槽的最深度處，2爐體，3隔熱籠，4坩堝，5加熱器，6支撐柱，7側(cè)板，8底板，9硅熔體，91結(jié)晶的固態(tài)多晶硅，92固液界面。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步描述說明。

實施例1

如圖1所示，一種高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺1，包括平板10，平板包括上表面11、下表面12，上表面與下表面之間設(shè)有側(cè)面13，所述上表面、下表面為水平面，下表面中部凹設(shè)有一個凹槽14，凹陷的方向為朝向上表面，所述凹槽的中心與平板的中心線重合。高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺的形狀優(yōu)選為規(guī)則的幾何體。

作為一些優(yōu)選的實施方式，平板10的形狀選用方形或者圓餅狀或者圓臺狀結(jié)構(gòu)。凹槽14的截面為圓弧如圖1所示是一個圓弧狀，而且為劣弧最佳。凹槽外邊緣16與側(cè)面13不接觸，只與下表面12接觸，避免高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺1下表面的邊緣過薄，造成上部坩堝、下部的支撐柱之間的接觸面積不足，支撐力不夠；即圖2或圖3中所示，凹槽外邊緣16與側(cè)面之間留有一段距離L3，該段距離就是下表面12所在位置。凹槽的最大深度H1小于或等于平板高度H的1/2或1/3或2/3。如圖2或圖3所示，從高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺1的下表面看，凹槽外邊緣16的形狀為圓形或者橢圓形或者矩形。凹槽的最寬處的長度L2大于或等于2/3的下表面的寬度L1。平板的上表面優(yōu)選為水平面。

在傳統(tǒng)的方形熱交換平臺的底部進行加工，掏去中間部分的石墨，掏掉部分位于熱交換平臺底部的的中間，呈圓弧形。這樣形狀的熱交換平臺由于中間部分薄。

實施例2

與實施例1不同的是，凹槽的截面形狀也可以為三角形，也可以設(shè)置為“n”形，利于鑄錠過程中的應(yīng)力釋放和雜質(zhì)向邊緣運動和偏析，避免晶體中形成雜質(zhì)點。凹槽的表面均勻設(shè)置有顆粒狀凸起，增大散熱接觸面積。

本實施例的底部呈弧形掏空結(jié)構(gòu)的熱交換平臺，平臺底部中間薄，這樣中間的散熱大于四周的，使得中間硅液體（硅熔體）先凝固形成向上凸起的固液界面，利于應(yīng)力的釋放和雜質(zhì)的偏析，提高晶錠品質(zhì)和成品率。

實施例3

如圖4所示，一種采用上述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺的鑄錠爐，爐體2內(nèi)設(shè)有隔熱籠3、坩堝4、加熱器5、支撐柱6，坩堝4設(shè)于隔熱籠3內(nèi)，支撐柱6設(shè)在所述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺1與所述爐體2的底部之間，用于支撐所述熱交換平臺及坩堝。隔熱籠3包括側(cè)板7和底板8，底板8與側(cè)板7下端可拆卸連接，支撐柱6穿過所述底板8連接在所述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺1與所述爐體2底部之間。本方案采用實施例1所示的高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺。

采用底部帶凹槽的高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺，長晶過程開始，隔熱籠3逐漸打開時，因底部設(shè)有弧形狀的凹槽使得熱交換平臺的中間部分薄，硅熔體9靠近坩堝內(nèi)的底部中間首先形成大的過冷度而首先凝固長晶，上部的硅熔體9與下部已經(jīng)結(jié)晶的固態(tài)多晶硅91之間形成固液界面92；隨著隔熱籠不斷的打開，固液界面保持著〝凸〞向上推進，由于凸型的固液界面使晶體生長過程中的熱應(yīng)力得到很好的釋放，晶體在切片和制作太陽電池的工藝中碎片率得到降低。同時上“凸”型的固液界面使雜質(zhì)因偏析原理向坩堝壁移動而被推出不至于被固相吞沒而包裹形成異質(zhì)點。

作為一個優(yōu)選的方式，支撐柱的上端部與高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺1的下表面11頂觸，與凹槽14不接觸。

實施例4

與實施例3不同的是，加熱器的形狀為S形或者U形或者波浪形。支撐柱6選用伸縮式，具有可調(diào)節(jié)高度的功能。

高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺1的尺寸可以設(shè)置為大于坩堝4的底部的尺寸，但凹槽的凹槽的最寬處的長度L2小于或等于坩堝4的底部的尺寸。支撐柱與爐體底部可拆卸連接。

以上為本實用新型的優(yōu)選實施方式，并不限定本實用新型的保護范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的設(shè)計思路做出的變形及改進，都應(yīng)當視為本實用新型的保護范圍之內(nèi)。