一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結(jié)構(gòu)，包括隔熱籠組件、加熱器部件和熱交換平臺，所述熱交換平臺的下端面設(shè)有若干螺栓，所述螺栓長度從熱交換平臺中心向兩端依次遞減。本實(shí)用新型采用長度從熱交換平臺中心向四周依次遞減的螺栓來解決由于熱交換平臺的中間和四周距離爐壁的距離不同而導(dǎo)致坩堝底部中心和四周熱量散失速度不同，坩堝底部溫度不均勻，存在的橫向溫度梯度導(dǎo)致硅錠中心形核晶粒較差等問題，這有效提高晶粒生長品質(zhì)，從而提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于光伏【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場 結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 晶體硅作為一種能利用太陽能發(fā)電的材料，在再生能源緊缺的時(shí)代被廣泛應(yīng)用， 太陽能光伏早期都采用單晶硅，但其生產(chǎn)效率較低，成本較高，而多晶硅以其低成本、高產(chǎn) 能、低衰減等優(yōu)勢，具有較高的性價(jià)比和競爭優(yōu)勢，目前在太陽能光伏領(lǐng)域，多晶硅鑄錠技 術(shù)已經(jīng)發(fā)展為一種主流技術(shù)。
[0003] 多晶硅鑄錠爐采用電阻加熱，將原料熔融再結(jié)晶的鑄錠設(shè)備，生產(chǎn)出太陽能級多 晶硅錠。在鑄錠生產(chǎn)中，經(jīng)過加熱、熔化、長晶、退火、冷卻等步驟，將多晶原料熔融后，生成 按一定方向生長的多晶硅錠，硅原料熔融及長晶過程在鑄錠爐熱場中完成，熱場由隔熱籠 組件、加熱器部件、熱交換平臺、散熱部件等組成，裝有硅料的坩堝放置在熱交換平臺上，鑄 錠爐熱場為硅料熔融提供熱量，又為晶體生長提供溫度梯度場，形成定向凝固，而精準(zhǔn)的溫 度梯度場是生廣商品質(zhì)的多晶娃淀的關(guān)鍵。
[0004] 鑄造多晶硅在晶體生長及冷卻過程中由于局部溫差形成熱應(yīng)力，熱應(yīng)力能夠直接 影響晶體缺陷，細(xì)小均勻的多晶晶粒，能夠有效降低硅錠應(yīng)力，減少晶體缺陷產(chǎn)生。目前生 產(chǎn)高效多晶硅最常使用的定向凝固多晶硅鑄錠爐，其在晶體生長時(shí)所需要的溫度梯度是通 過熱交換平臺將熱量輻射至夾層有冷卻水的爐壁上完成的，因熱交換平臺的中間和四周距 離爐壁的距離不同，導(dǎo)致坩堝底部中心和四周熱量散失速度不同，坩堝底部溫度不均勻，存 在橫向溫度梯度，導(dǎo)致硅錠中心形核晶粒較差，高效鑄錠成功率較低，影響后續(xù)晶粒生長品 質(zhì)，從而影響電池轉(zhuǎn)換效率。
[0005]故需要一種新的技術(shù)方案，以解決上述問題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 實(shí)用新型目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本實(shí)用新型的目的是提供 了一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結(jié)構(gòu)，能夠有效降低坩堝底部橫向溫度梯度。
[0007]技術(shù)方案：本實(shí)用新型公開了一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結(jié)構(gòu)，包括 隔熱籠組件、加熱器部件和熱交換平臺，所述熱交換平臺的下端面設(shè)有若干螺栓，所述螺 栓長度從熱交換平臺中心向兩端依次遞減。本實(shí)用新型采用長度從熱交換平臺中心向四周 依次遞減的螺栓來解決由于熱交換平臺的中間和四周距離爐壁的距離不同而導(dǎo)致坩堝底 部中心和四周熱量散失速度不同，坩堝底部溫度不均勻，存在的橫向溫度梯度導(dǎo)致硅錠中 心形核晶粒較差等問題，這有效提商晶粒生長品質(zhì)，從而提商太陽能電池轉(zhuǎn)換效率。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型所述的螺栓直徑為M10-M14。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型所述的螺栓與螺栓之間間距為 5-20mm〇
[0010] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型所述的螺栓長度為20-200mm。
[0011] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型所述的螺栓的材質(zhì)為石墨材料。
[0012] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型所述的熱交換平臺為扁平六面體，其 材質(zhì)為石墨材料。
[0013] 有益效果：本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0014] 1、在硅料熔融階段后期，本實(shí)用新型的熱場結(jié)構(gòu)只需打開較小的隔熱籠，就可以 保持較大的垂直溫度梯度，實(shí)現(xiàn)坩堝中的硅料按照從上而下的順序進(jìn)行熔化，能夠有效提 高鑄錠的可操作性和成功率。
[0015] 2、本實(shí)用新型的熱交換平臺通過中間強(qiáng)化散熱，有效保證了坩堝底部的均勻性， 提高坩堝底部四周和中間形核的均勻和同步性。

【專利附圖】

【附圖說明】 [0016]
[0017] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型。
[0019] 如圖1所示本實(shí)用新型的熱場結(jié)構(gòu)包括隔熱籠組件1、加熱器部件2、熱交換平臺 3和熱交換平臺下有序排列的螺栓4 ;本實(shí)用新型的隔熱籠部件1由頂隔熱板、側(cè)部隔熱層 和底部隔熱層組成的一個(gè)封閉熱場，通過側(cè)部隔熱層提升打開熱場，同時(shí)通過熱交換平臺3 進(jìn)行輻射散熱，從而降低坩堝底部的溫度，本實(shí)用新型的熱交換平臺3為由石墨材料制成 的扁平六面體，熱交換平臺3的下端面設(shè)有若干螺孔，螺孔與螺孔之間間距為5-20mm，與螺 孔配套的螺栓4直徑為M10-M14,長度為20-200_，其材質(zhì)為石墨，該螺栓4按照四邊短螺 栓，中間長螺栓的規(guī)則依次將螺栓固定在熱交換平臺下端面的螺孔上。
[0020] 本實(shí)用新型通過熱交換平臺3及下端面的強(qiáng)化散熱螺栓4將熱量輻射至爐壁上， 由爐壁夾層中的冷卻水將熱量帶走，通過強(qiáng)化散熱，使得坩堝底部中間和四邊角的溫度較 為均勻。
[0021] 實(shí)施例1 :
[0022] 本實(shí)施例以投料量為850Kg的硅原料鑄造G6硅錠為例，分別采用常規(guī)鑄錠爐熱場 結(jié)構(gòu)和本實(shí)用新型的熱場結(jié)構(gòu)，采用底部噴涂形核劑混合液的方式連續(xù)進(jìn)行高效鑄錠，對 比兩種熱場結(jié)構(gòu)所鑄硅錠的晶體品質(zhì)，晶粒形貌和鑄錠能耗，對比結(jié)果如表1所示：
[0023] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結(jié)構(gòu)，包括隔熱籠組件（1)、加熱器部件（2) 和熱交換平臺（3)，其特征在于：所述熱交換平臺（3)的下端面設(shè)有若干螺栓（4)，所述螺栓 (4 )長度從熱交換平臺（3 )中心向四周依次遞減。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述螺栓（4)直徑為M10-M14。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述螺栓（4)與螺栓（4)之間間距為5-20mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述螺栓（4)長度為20-200_。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述螺栓（4)的材質(zhì)為石墨材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述熱交換平臺（3)為扁平六面體，其材質(zhì)為石墨材料。
【文檔編號】C30B29/06GK204080180SQ201420508457
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】朱松濤, 馮立學(xué), 孫海知 申請人:泗陽瑞泰光伏材料有限公司