專利名稱：用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場(chǎng)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增大硅錠中大晶粒面積的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，屬于多晶硅生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是取之不盡的清潔能源，太陽(yáng)能光電技術(shù)在不斷的發(fā)展，目前應(yīng)用最為廣泛的是硅太陽(yáng)能電池，硅太陽(yáng)能電池?cái)?shù)量的劇增，使得晶體硅成為目前最重要的太陽(yáng)能光伏材料。晶體硅主要由多晶硅及單晶硅組成，傳統(tǒng)的多晶硅鑄錠情況下，坩堝底部會(huì)出現(xiàn)大量的形核點(diǎn)，難得到大尺寸的晶粒，且多晶硅錠中存在大量的缺陷，單晶硅由于其裝爐量低，原料及操作要求高，制造成本較高，無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)。在這種情況下出現(xiàn)了鑄造大晶粒硅錠，·該硅錠同時(shí)吸取了多晶鑄造和單晶拉制的優(yōu)點(diǎn)。目前鑄造大晶粒硅錠的生產(chǎn)多采用多晶鑄錠爐鑄造，熱場(chǎng)是多晶鑄錠爐最為重要的部分，熱場(chǎng)影響著長(zhǎng)晶的過(guò)程，由于多晶鑄錠爐熱場(chǎng)的原因，在鑄造大晶粒硅錠生長(zhǎng)過(guò)程中，硅錠的邊緣區(qū)域會(huì)容易形成多晶區(qū)域，造成硅錠邊緣生長(zhǎng)出多晶，硅錠邊緣會(huì)出現(xiàn)熱量散失，熔化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生能量損耗，最終造成整錠的電池平均效率下降且影響電池片外觀。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，它能在鑄造大晶粒硅錠過(guò)程中，減少硅料在熔化過(guò)程中的能量損耗，降低鑄造成本，在硅錠生長(zhǎng)階段降低硅錠邊緣的生長(zhǎng)速度，使得硅錠中部區(qū)域的大晶粒擇優(yōu)生長(zhǎng)，有效地增大硅錠中大晶粒的面積。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，包括上下對(duì)接的上爐體和下?tīng)t體，上爐體和下?tīng)t體的內(nèi)部裝有鋼籠，所述鋼籠通過(guò)連接桿固定在上爐體的內(nèi)壁上，鋼籠的內(nèi)壁上設(shè)置有一層保溫板，鋼籠的頂部通過(guò)進(jìn)氣管與上爐體內(nèi)壁的頂部相連，鋼籠內(nèi)設(shè)有石英坩堝，該石英坩堝的頂部設(shè)置有加熱器，其底部設(shè)有一層石墨底護(hù)板，該石墨底護(hù)板放置在熱交換臺(tái)上，該熱交換臺(tái)成凸臺(tái)狀，其頂部的凹陷處裝有隔熱條，所述熱交換臺(tái)通過(guò)石墨支撐柱固定在下?tīng)t體內(nèi)壁的底部，所述石墨支撐柱上套有保溫隔熱板。本實(shí)用新型用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)在熱交換臺(tái)上設(shè)置隔熱條，能夠起到隔熱保溫的效果，硅錠邊緣區(qū)域從熱交換臺(tái)向下散失的熱量明顯減少，有效地降低加熱及熔化過(guò)程中的熱量損失，加熱及熔化步驟明顯加快。進(jìn)入晶體生長(zhǎng)階段后，由于硅錠邊緣區(qū)域易受到來(lái)自坩堝的干擾，在坩堝周圍區(qū)域，易形成多晶區(qū)域。晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，硅錠邊緣區(qū)域溫度比正常硅錠高，邊緣區(qū)域的生長(zhǎng)被抑制，在邊緣未凝固前，硅錠中的大晶粒部分已經(jīng)明顯擴(kuò)大，最終增大了硅錠中大晶粒的面積。
圖I為本實(shí)用新型用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中上爐體I、下?tīng)t體2、鋼籠3、保溫板4、進(jìn)氣管5、石英坩堝6、加熱器7、石墨底護(hù)板8、熱交換臺(tái)9、隔熱條10、石墨支撐柱11、保溫隔熱板12、硅料13。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型涉及一種用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，包括上下對(duì)接的上爐體I和下?tīng)t體2，上爐體I和下?tīng)t體2的內(nèi)部裝有鋼籠3，所述鋼籠3通過(guò)連接桿固定在上爐體I的內(nèi)壁上，鋼籠3的內(nèi)壁上設(shè)置有一層保溫板4，鋼籠3的頂部通過(guò)進(jìn)氣管5與上爐體I內(nèi)壁的頂部相連，鋼籠3內(nèi)設(shè)有石英坩堝6，該石英坩堝6的頂部設(shè)置有加熱器7，其底部設(shè)有一層石墨底護(hù)板8，該石墨底護(hù)板8放置在熱交換臺(tái)9上，該熱交換臺(tái)9成凸臺(tái)狀，其頂部的四周凹陷中間凸起，熱交換臺(tái)9頂部的凹陷處裝有隔熱條10，所述隔熱條10設(shè)置于石墨底護(hù)板8與熱交換臺(tái)9之間，所述熱交換臺(tái)9通過(guò)石墨支撐柱11固定在下?tīng)t體2內(nèi)壁的底部，所述石墨支撐柱11上套有保溫隔熱板12，所述石英坩堝6中放有硅料13。鑄造大晶粒硅錠的過(guò)程分為加熱、熔化、晶體生長(zhǎng)、退火及冷卻的步驟，爐體真空達(dá)到要求后，加熱器7開(kāi)始加熱，大晶粒硅錠進(jìn)入加熱及熔化階段，在此階段，由于熱交換臺(tái)9上的隔熱條10具有隔熱保溫的效果，硅錠邊緣區(qū)域從熱交換臺(tái)向下散失的熱量明顯減少，有效地降低加熱及熔化過(guò)程中的熱量損失，加熱及熔化步驟明顯加快。進(jìn)入晶體生長(zhǎng)階段后，由于硅錠邊緣區(qū)域易受到來(lái)自坩堝的干擾，在坩堝周圍區(qū)域，易形成多晶區(qū)域。采用本實(shí)用新型后，由于隔熱條10起到的保溫效果，晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，硅錠邊緣區(qū)域溫度比正常硅錠高，邊緣區(qū)域的生長(zhǎng)被抑制，在邊緣未凝固前，硅錠中的大晶粒部分已經(jīng)明顯擴(kuò)大，最終增大了硅錠中大晶粒的面積。采用更改后的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行大晶粒的鑄錠，分別采用三種不同規(guī)格的隔熱條進(jìn)行二次實(shí)施；實(shí)施例I :裝爐娃料重量460kg,隔熱條的尺寸87. 5cm*10cm*2cm,將娃料裝于 甘禍中置于多晶鑄錠爐臺(tái)，進(jìn)行抽真空、加熱、熔化、長(zhǎng)晶、退火、冷卻得到所需的大晶粒硅錠，通過(guò)分析得到大晶粒面積所占比例。實(shí)施例2 :裝爐硅料重量460kg，隔熱條的尺寸90cm*15cm*2. 5cm，將硅料裝于坩堝中置于多晶鑄錠爐臺(tái)，進(jìn)行抽真空、加熱、熔化、長(zhǎng)晶、退火、冷卻得到所需的大晶粒硅錠，通過(guò)分析得到大晶粒面積所占比例。實(shí)施例3 :裝爐硅料重量460kg，隔熱條的尺寸85cm*8cm*2cm，將硅料裝于坩堝中置于多晶鑄錠爐臺(tái)，進(jìn)行抽真空、加熱、熔化、長(zhǎng)晶、退火、冷卻得到所需的大晶粒硅錠，通過(guò)分析得到大晶粒面積所占比例。·以下是3次實(shí)例結(jié)果
權(quán)利要求1.一種用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括上下對(duì)接的上爐體(I)和下?tīng)t體(2)，上爐體(I)和下?tīng)t體(2)的內(nèi)部裝有鋼籠(3)，所述鋼籠(3)通過(guò)連接桿固定在上爐體(I)的內(nèi)壁上，鋼籠(3)的內(nèi)壁上設(shè)置有一層保溫板(4)，鋼籠(3)的頂部通過(guò)進(jìn)氣管(5)與上爐體(I)內(nèi)壁的頂部相連，鋼籠(3)內(nèi)設(shè)有石英坩堝(6)，該石英坩堝(6 )的頂部設(shè)置有加熱器(7 )，其底部設(shè)有一層石墨底護(hù)板(8 )，該石墨底護(hù)板(8 )放置在熱交換臺(tái)(9)上，該熱交換臺(tái)(9)成凸臺(tái)狀，其頂部的凹陷處裝有隔熱條(10)，所述熱交換臺(tái)(9 )通過(guò)石墨支撐柱(11)固定在下?tīng)t體(2 )內(nèi)壁的底部，所述石墨支撐柱(11)上套有保溫隔熱板(12)?！?br> 專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括上下對(duì)接的上爐體(1)和下?tīng)t體(2)，上爐體(1)和下?tīng)t體(2)的內(nèi)部裝有鋼籠(3)，鋼籠(3)內(nèi)設(shè)有石英坩堝(6)，該石英坩堝(6)的頂部設(shè)置有加熱器(7)，其底部設(shè)有一層石墨底護(hù)板(8)，該石墨底護(hù)板(8)放置在熱交換臺(tái)(9)上，該熱交換臺(tái)(9)成凸臺(tái)狀，其頂部的凹陷處裝有隔熱條(10)。這種用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)能在鑄造大晶粒硅錠過(guò)程中，減少硅料在熔化過(guò)程中的能量損耗，降低鑄造成本，在硅錠生長(zhǎng)階段降低硅錠邊緣的生長(zhǎng)速度，使得硅錠中部區(qū)域的大晶粒擇優(yōu)生長(zhǎng)，有效地增大硅錠中大晶粒的面積。
文檔編號(hào)C30B11/00GK202744649SQ20122026347
公開(kāi)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)明者潘歡歡, 孫海知, 黃東, 李曉輝, 宋江 申請(qǐng)人:海潤(rùn)光伏科技股份有限公司