專利名稱：一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種坩堝的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，具體是指一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于鑄造多晶硅較直拉單晶硅具有低成本、低能耗等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為主要的光伏材料，其市場(chǎng)份額也日益增大。但由于鑄錠過(guò)程中加熱器、隔熱籠以及石墨護(hù)板等大量碳材料的使用，引入大量碳雜質(zhì)，高溫下，石墨部件與氧、石英坩堝等發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的CO和SiO等氣體通過(guò)內(nèi)部氣流進(jìn)入硅熔體中，極易被熔硅吸收，從而引入碳氧雜質(zhì)，最終導(dǎo)致多晶硅中有較高的碳和氧含量，常規(guī)鑄錠中硅錠氧的濃度為lX1017/cm3 I X 1018/cm3，主要以間隙態(tài)存在呈過(guò)飽和狀態(tài)。由于鑄錠工藝經(jīng)歷了從高溫到低溫的熱處理過(guò)程，如果氧濃度過(guò)高就容易形成熱施主或氧沉淀，成為復(fù)合中心或引入復(fù)合中心的二 次缺陷，導(dǎo)致硅材料中少數(shù)載流子壽命降低，直接影響到太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。此外氧與硼原子作用形成的B-O對(duì)，也會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)電池效率的降低；碳濃度可達(dá)I X 1017/cm3,甚至超過(guò)碳在硅中的固溶度(4X1017/cm3)。碳雜質(zhì)可以作為氧沉淀的形成核心產(chǎn)生原生氧沉淀，而高濃度的碳可在硅熔體中形成SiC顆粒，影響硅錠的有效利用率。因此制備低碳低氧含量鑄造多晶硅錠對(duì)于多晶硅太陽(yáng)電池實(shí)現(xiàn)低成本高效率具有重要的意義?，F(xiàn)有技術(shù)中，石墨材料制成的護(hù)板會(huì)與二氧化硅制成的石英坩堝在高溫下發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生含碳?xì)怏w，如一氧化碳及一氧化碳等，這些產(chǎn)生的氣體在現(xiàn)有的石英坩堝及護(hù)板、蓋板的結(jié)構(gòu)中，會(huì)流經(jīng)硅液的表面，在硅熔體的上方產(chǎn)生渦流，渦流的存在導(dǎo)致有害氣體長(zhǎng)時(shí)間停留在石英坩堝內(nèi)部，與硅熔體的作用時(shí)間較長(zhǎng)，從而使碳和氧被吸附及溶入硅液中，從而造成生長(zhǎng)出的硅錠中的碳和氧的含量高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐，解決惰性氣體在硅熔體的上方產(chǎn)生渦流，渦流的存在導(dǎo)致有害氣體長(zhǎng)時(shí)間停留在石英坩堝內(nèi)部，造成生長(zhǎng)出的硅錠中的碳和氧的含量高的問(wèn)題，達(dá)到降低產(chǎn)品的含碳量和含氧量的目的。本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐，包括爐體，在爐體內(nèi)安裝有隔熱籠，隔熱籠內(nèi)安裝有定向凝固底座，在定向凝固底座上安裝有石英坩堝，在石英坩堝的四周安裝有石墨護(hù)板，在石墨護(hù)板上方安裝有坩堝蓋板，還包括穿過(guò)爐體、隔熱籠、以及坩堝蓋板的石墨氣體套管，在石墨氣體套管上安裝有位于坩堝蓋板上方的石墨加熱器，在所述坩堝蓋板底部安裝有套裝在石墨氣體套管上的布?xì)庋b置。布?xì)庋b置通過(guò)周圍的法蘭固定在坩堝蓋板上，布?xì)庋b置可以改變氣體的流動(dòng)方式，惰性氣進(jìn)入布?xì)庋b置后，可以得到緩沖，同時(shí)可以得到均勻的分散，同時(shí)有兩個(gè)方向的氣體流出，水平方向和垂直方向，布?xì)庋b置可以有效地抑制氣體渦流的形成，此蓋板可以為惰性氣體提供暢通的通道，能夠有效地將鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化碳以及一氧化娃等氣體迅速地帶走，從而大大降低上述氣體進(jìn)入熔體硅中的幾率，可以有效地降低多晶硅鑄錠中的非金屬雜質(zhì)碳和氧的含量，而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低廉，與現(xiàn)有的鑄錠爐的兼容性好，適合產(chǎn)工業(yè)化生產(chǎn)的大范圍推廣。所述布?xì)庋b置為腔體結(jié)構(gòu)，在其側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)布?xì)饪?。所述布?xì)饪拙鶆蚍植荚诓細(xì)庋b置表面。所述布?xì)庋b置由高純鑰制成。進(jìn)一步講，采用高純鑰制成布?xì)庋b置，具有熔點(diǎn)高、傳熱效果好、不易軟化變形和揮發(fā)的優(yōu)點(diǎn)，且不會(huì)對(duì)鑄錠產(chǎn)生污染。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果I本實(shí)用新型一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐，布?xì)庋b置可以改變氣體的流動(dòng)方式，惰性氣進(jìn)入布?xì)庋b置后，可以得到緩沖，同時(shí)可以得到均勻的分散，同時(shí)有兩個(gè)方向的氣體流出，水平方向和垂直方向，布?xì)庋b置可以有效地抑制氣體渦流的形成，此蓋板可以為惰性氣體提供暢通的通道，能夠有效地將鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化碳以·及一氧化硅等氣體迅速地帶走，從而大大降低上述氣體進(jìn)入熔體硅中的幾率，可以有效地降低多晶硅鑄錠中的非金屬雜質(zhì)碳和氧的含量；2本實(shí)用新型一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐，采用高純鑰制成布?xì)庋b置，具有熔點(diǎn)高、傳熱效果好、不易軟化變形和揮發(fā)的優(yōu)點(diǎn)，且不會(huì)對(duì)鑄錠產(chǎn)生污染；3本實(shí)用新型一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低廉，與現(xiàn)有的鑄錠爐的兼容性好，適合產(chǎn)工業(yè)化生產(chǎn)的大范圍推廣。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型布?xì)庋b置結(jié)構(gòu)放大示意圖。附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱I-爐體，2-隔熱籠，3-升降絲杠，4-升降裝置，5-石墨氣體套管，6_石墨加熱器，7- 甘禍蓋板，8-石墨護(hù)板,9-石英 甘禍，10-娃熔體，11-定向凝固底座，12-隔熱底板，13-支柱，14-布?xì)庋b置，15-布?xì)饪祝?6-惰性氣源。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例如圖I至2所示，本實(shí)用新型一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐，包括爐體1，在爐體I內(nèi)安裝有隔熱籠2，隔熱籠2上連接有升降裝置4，升降裝置4通過(guò)升降絲杠3來(lái)實(shí)現(xiàn)隔熱籠2的升降，隔熱籠2的底部為隔熱底板12，隔熱籠2內(nèi)安裝有定向凝固底座11，定向凝固底座11的底部由穿過(guò)隔熱底板12的支柱13支撐，在定向凝固底座11上安裝有石英坩堝9，石英坩堝9內(nèi)部承裝的是硅熔體10，在石英坩堝9的四周安裝有石墨護(hù)板8，石墨護(hù)板8的聞度大于石英樹(shù)禍9的聞度，在石墨護(hù)板8上方安裝有 甘禍蓋板7, 甘禍蓋板7固定在石墨氣體套管5上，石墨氣體套管5穿過(guò)爐體I、隔熱籠2、以及坩堝蓋板7，石墨氣體套管5將外部的惰性氣源16與石英坩堝9內(nèi)部連通，在石墨氣體套管5上安裝有位于坩堝蓋板7上方的石墨加熱器6，在坩堝蓋板7底部安裝有布?xì)庋b置14，布?xì)庋b置14為任意形狀的腔體結(jié)構(gòu)，根據(jù)石墨氣體套管5的形狀和加工工藝的難以程度，可以采用圓柱形或者方形均比較適宜，在其側(cè)壁上均勻地開(kāi)設(shè)有多個(gè)布?xì)饪?5。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限 制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)上對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱跬掊V的i甘禍爐，包括爐體(1)，在爐體(I)內(nèi)安裝有隔熱籠(2)，隔熱籠(2)內(nèi)安裝有定向凝固底座(11)，在定向凝固底座(11)上安裝有石英坩堝(9)，在石英坩堝(9 )的四周安裝有石墨護(hù)板(8 )，在石墨護(hù)板(8 )上方安裝有坩堝蓋板(7 )，還包括穿過(guò)爐體(I)、隔熱籠(2)、以及坩堝蓋板(7)的石墨氣體套管(5)，在石墨氣體套管(5)上安裝有位于坩堝蓋板(7)上方的石墨加熱器(6)，其特征在于在所述坩堝蓋板(7)底部安裝有套裝在石墨氣體套管(5)上的布?xì)庋b置(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐，其特征在于所述布?xì)庋b置(14)為腔體結(jié)構(gòu)，在其側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)布?xì)饪?15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐，其特征在于所述布?xì)饪?15)均勻分布在布?xì)庋b置(14)表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任意一項(xiàng)所述的一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐，其特征在于所述布?xì)庋b置(14)由高純鑰制成。
專利摘要本實(shí)用新型公布了一種布?xì)庑椭苽涞吞嫉脱豕桢V的坩堝爐，包括爐體，在爐體內(nèi)安裝有隔熱籠，隔熱籠內(nèi)安裝有定向凝固底座，在定向凝固底座上安裝有石英坩堝，在石英坩堝的四周安裝有石墨護(hù)板，在石墨護(hù)板上方安裝有坩堝蓋板，還包括穿過(guò)爐體、隔熱籠、以及坩堝蓋板的石墨氣體套管，在石墨氣體套管上安裝有位于坩堝蓋板上方的石墨加熱器，在所述坩堝蓋板底部安裝有套裝在石墨氣體套管上的布?xì)庋b置。本實(shí)用新型惰性氣進(jìn)入布?xì)庋b置后，可以得到緩沖、分散，布?xì)庋b置可以有效地抑制氣體渦流的形成，從而大大降低上述氣體進(jìn)入熔體硅中的幾率，可以有效地降低多晶硅鑄錠中的非金屬雜質(zhì)碳和氧的含量。
文檔編號(hào)C30B11/00GK202671705SQ20122037948
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者羅大偉, 王臨水, 路忠林, 林洪峰, 張鳳鳴 申請(qǐng)人:天威新能源控股有限公司, 保定天威集團(tuán)有限公司