專利名稱：用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，屬于光伏行業(yè)生產(chǎn)過程中的多晶硅鑄錠技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
單晶硅和多晶硅是目前太陽能電池行業(yè)最主要的兩種襯底材料，單晶硅由拉制制得，具有聞效率、聞成本的特點(diǎn)，多晶娃由鑄造制得，電池具有低成本、低效率的特點(diǎn)。超大 晶粒是利用多晶鑄錠的方法制造出的具有單一晶向和較低缺陷密度的超大晶粒，電池其兼具了低成本和高效率的特點(diǎn)，因而具有很大的優(yōu)勢。美國專利(US2007/0169684A1)及中國專利(200910152970. 2)、(201010198142. 5)等報(bào)道了多種類單晶鑄錠的方法，其中最主要的一種方法是在坩堝底部鋪特定晶向的單晶作為籽晶，在上面裝入硅料，在鑄錠爐里控制硅料融化程度，待部分籽晶融化后通過底部冷卻使晶體沿籽晶向上生長，最終得到超大晶粒錠。對(duì)于具有四周加熱器結(jié)構(gòu)的多晶鑄錠爐，由于化料時(shí)熱量從四周向中心傳遞，坩堝內(nèi)部四周溫度高，中心溫度低，固液界面向上凸，邊角籽晶容易熔化，導(dǎo)致超大晶粒錠邊角區(qū)域有大量多晶形成。現(xiàn)有的多晶硅鑄錠爐如中國專利(CN101851782A)所公開的“一種次單晶硅鑄錠爐的雙腔體隔熱籠”其包括在鑄錠爐隔熱籠內(nèi)壁設(shè)置將隔熱籠分割成上下兩個(gè)腔室的環(huán)形擋塊，坩堝的底部位于環(huán)形擋塊的下側(cè)，坩堝其他部分位于環(huán)形擋塊的上側(cè)，拉大了硅料融化階段的溫度梯度，便于控制籽晶的融化量。這種熱場結(jié)構(gòu)在長晶階段時(shí)，由于坩堝底部位于隔熱塊的下側(cè)，加熱器的熱量無法直接輻射到坩堝底部，導(dǎo)致坩堝底部側(cè)壁溫度偏低，硅液容易在側(cè)壁結(jié)晶，并向硅液內(nèi)部生長，最終在超大晶粒錠邊角區(qū)域形成大量多晶，降低了整錠的品質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種既能方便控制籽晶融化量，又能減少準(zhǔn)單晶鑄淀邊角多晶，提聞超大晶粒淀的單晶比例及成品率的用于超大晶粒鑄淀爐的熱場結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，它包括隔熱籠，隔熱籠的內(nèi)部設(shè)置有石英坩堝，該石英坩堝的外圍設(shè)置有石墨護(hù)板，所述石墨護(hù)板的外側(cè)設(shè)有加熱器，所述加熱器的下方設(shè)置有隔熱條，該隔熱條底部固定有四根石墨頂桿，其中每根石墨頂桿的中部均固定有石墨擋塊，隔熱籠底部在石墨頂桿下方設(shè)置有一圈環(huán)形的保溫塊，所述保溫塊中縱向開有四個(gè)小孔，每個(gè)小孔均位于石墨頂桿的正下方，小孔內(nèi)設(shè)有石墨套管，所述保溫塊的下方設(shè)置有下保溫板。所述隔熱條與隔熱籠的內(nèi)壁和石墨護(hù)板外側(cè)均留有間隙。所述隔熱條為一個(gè)由三層固化碳?xì)纸M成的環(huán)形隔熱條。[0010]本實(shí)用新型用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)在隔熱籠內(nèi)加入了可以上下移動(dòng)的隔熱條，硅料融化階段隔熱條位于上位，可以阻止加熱器對(duì)坩堝底部和DS塊的輻射，使固液界面較平，便于控制籽晶熔化量，籽晶厚度也可以控制得較薄，提高超大晶粒錠的成品率，降低準(zhǔn)單晶鑄錠成本；長晶階段，石墨擋塊位于下位，加熱器直接對(duì)坩堝底部輻射熱量，坩堝底部側(cè)壁溫度升高，抑制硅液從側(cè)壁結(jié)晶向硅液內(nèi)部生長，超大晶粒錠邊角部分多晶比例降低。

圖I為本實(shí)用新型用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)在化料階段的示意圖。圖2為本實(shí)用新型用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)在長晶階段的示意圖。圖中隔熱籠I、石英坩堝2、石墨護(hù)板3、加熱器4、籽晶5、隔熱條6、石墨頂桿7、石墨擋塊8、保溫塊9、石墨套管10、下保溫板11。
具體實(shí)施方式
參見圖I和圖2，本實(shí)用新型涉及一種用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，包括隔熱籠1，隔熱籠I的內(nèi)部設(shè)置有石英坩堝2，該石英坩堝2的外圍設(shè)置有石墨護(hù)板3，石英坩堝2可以放入籽晶5，所述石墨護(hù)板3的外側(cè)設(shè)有加熱器4，所述加熱器4的下方設(shè)置有一個(gè)由三層固化碳?xì)纸M成的環(huán)形隔熱條6，所述隔熱條6與隔熱籠I的內(nèi)壁和石墨護(hù)板3外側(cè)均留有間隙，可以便于石墨擋塊8上下移動(dòng)和工藝氣體的流通，該隔熱條6底部固定有四根石墨頂桿7，其中每根石墨頂桿7的中部均固定有石墨擋塊8,隔熱籠I底部在石墨頂桿7下方設(shè)置有一圈環(huán)形的保溫塊9，所述保溫塊9中縱向開有四個(gè)小孔，每個(gè)小孔均位于石墨頂桿7的正下方，小孔內(nèi)設(shè)有石墨套管10，隔熱條6在石墨頂桿7帶動(dòng)下可以上下移動(dòng)，使得石墨頂桿7套入石墨套管10中。硅料化料時(shí)隔熱條6位于上位，其上側(cè)保持在坩堝底部以上，轉(zhuǎn)長晶階段后隔熱條移到下位，其上側(cè)保持在坩堝底部以下，所述保溫塊9的下方設(shè)置有下保溫板11，該下保溫板11與隔熱籠I的底部相連，當(dāng)進(jìn)入長晶階段時(shí)可以向下打開下保溫板11。這種用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)工作時(shí)I、硅料融化階段，下保溫板11位于上位，環(huán)形隔熱條6在四根石墨頂桿7的作用升到上位，隔熱條6上側(cè)位于坩堝底部以上，可以阻止加熱器4對(duì)石英坩堝2底部的直接輻射，從而使籽晶5融化的固液界面較平，便于控制籽晶5的融化量。2、轉(zhuǎn)入長晶階段后，將下保溫板11向下打開，使石英坩堝2底部的熱量通過下保溫板11和隔熱籠I之間的開口輻射出去，從而達(dá)到從底到頂定向凝固的目的。下保溫板11下降的同時(shí)，隔熱條6和石墨頂桿7在重力的作用下也隨著下保溫板11下降，當(dāng)石墨頂桿7上的石墨擋塊8和隔熱籠I底部的保溫塊9接觸，石墨頂桿7和隔熱條6便不再向下移動(dòng)，這時(shí)隔熱條6的上側(cè)位于石英坩堝2底部以下，從而加熱器5能夠直接輻射到石英坩堝2底部側(cè)面，從而抑制硅液在石英坩堝2內(nèi)壁結(jié)晶和向硅液內(nèi)部長大。3、下保溫板11繼續(xù)下降，硅液由底部向上逐漸凝固，直到鑄錠結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，它包括隔熱籠(1)，隔熱籠(I)的內(nèi)部設(shè)置有石英坩堝(2)，該石英坩堝(2)的外圍設(shè)置有石墨護(hù)板(3)，所述石墨護(hù)板(3)的外側(cè)設(shè)有加熱器(4)，其特征在于所述加熱器(4)的下方設(shè)置有隔熱條(6)，該隔熱條(6)底部固定有四根石墨頂桿(7)，其中每根石墨頂桿(7)的中部均固定有石墨擋塊(8),隔熱籠(I)底部在石墨頂桿(7)下方設(shè)置有一圈環(huán)形的保溫塊(9)，所述保溫塊(9)中縱向開有四個(gè)小孔，每個(gè)小孔均位于石墨頂桿(7)的正下方，小孔內(nèi)設(shè)有石墨套管(10)，所述保溫塊(9)的下方設(shè)置有下保溫板(I I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隔熱條(6)與隔熱籠(I)的內(nèi)壁和石墨護(hù)板(3)外側(cè)均留有間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隔熱條(6)為一個(gè)由三層固化碳?xì)纸M成的環(huán)形隔熱條。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于超大晶粒鑄錠爐的熱場結(jié)構(gòu)，屬于光伏行業(yè)生產(chǎn)過程中的多晶硅鑄錠技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于它包括加熱器(4)，所述加熱器(4)的下方設(shè)置有隔熱條(6)，該隔熱條(6)底部固定有四根石墨頂桿(7)，其中每根石墨頂桿(7)的中部均固定有石墨擋塊(8)，隔熱籠(1)底部在石墨頂桿(7)下方設(shè)置有一圈環(huán)形的保溫塊(9)，所述保溫塊(9)中縱向開有四個(gè)小孔，每個(gè)小孔均位于石墨頂桿(7)的正下方，小孔內(nèi)設(shè)有石墨套管(10)，所述保溫塊(9)的下方設(shè)置有下保溫板(11)。這種熱場結(jié)構(gòu)既能方便控制籽晶融化量，又能減少準(zhǔn)單晶鑄錠邊角多晶，提高超大晶粒錠的單晶比例及成品率。
文檔編號(hào)C30B29/06GK202744660SQ201220263480
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者李曉輝, 孫海知, 潘歡歡, 宋江, 黃東, 邢國強(qiáng) 申請(qǐng)人:海潤光伏科技股份有限公司