CN102995105B

CN102995105B - 铸锭多晶炉的散热底板及具有其的铸锭多晶炉

Info

Publication number: CN102995105B
Application number: CN201210518177.1A
Authority: CN
Inventors: 张运锋; 刘磊; 孟庆超; 李高非; 刘新辉
Original assignee: Yingli Group Co Ltd
Current assignee: Yingli Group Co Ltd
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: CN102995105A

Abstract

本发明提供了一种铸锭多晶炉的散热底板及具有其的铸锭多晶炉。其中，散热底板包括：底板本体（10），底板本体（10）上设有第一孔区（11）和第二孔区（12），第一孔区（11）环绕设置在第二孔区（12）的外侧，第一孔区（11）内设有多个第一通孔（111），第二孔区（12）内设有多个第二通孔（121），多个第一通孔（111）的过流面积之和不同于多个第二通孔（121）的过流面积之和。本发明的散热底板在散热时可以使散热底板与石英坩埚相接触的表面温度分布更均匀，进而，使液体硅形成的晶核更均匀。

Description

铸锭多晶炉的散热底板及具有其的铸锭多晶炉

技术领域

本发明涉及铸锭多晶热场散热装置的技术领域，具体而言，涉及一种铸锭多晶炉的散热底板及具有其的铸锭多晶炉。

背景技术

如图1所示，现有技术中的散热底板10′是实心长方形板，用于支撑盛放有液体硅的石英坩埚20′并用于该石英坩埚20′的散热。

加热石英坩埚20′的方式主要有两种，一种是通过四周辐射加热，另一种是通过底部加热。上述两种加热方式均使石英坩埚20′受热不均匀，散热底板的各处导热率相同，各处的散热速度是基本相同的，因此经散热底板10′散热后，石英坩埚20′的底部温度分布仍然不均匀，这样导致石英坩埚20′的底部的水平温度梯度小的区域形成的硅晶粒大，水平温度梯度大的区域形成的硅晶粒小。晶粒均匀度差异较大会直接导致晶体品质较差，进而导致光伏电池的转换率低。

发明内容

本发明旨在还提供一种散热时使石英坩埚底部温度分布更均匀的铸锭多晶炉的散热底板及具有其的铸锭多晶炉。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铸锭多晶炉的散热底板，包括：底板本体，底板本体上设有第一孔区和第二孔区，第一孔区环绕设置在第二孔区的外侧，第一孔区内设有多个第一通孔，第二孔区内设有多个第二通孔，多个第一通孔的过流面积之和不同于多个第二通孔的过流面积之和。

进一步地，相邻两个第一通孔的孔心之间的距离等于相邻两个第二通孔的孔心之间的距离，第一通孔的孔径小于第二通孔的孔径。

进一步地，第一通孔和第二通孔的孔径均相等，相邻两个第一通孔的孔心之间的距离大于相邻两个第二通孔的孔心之间的距离。

进一步地，在第一通孔内和/或第二通孔内填充有导热率小于底板本体的导热率的导热材料。

进一步地，多个第一通孔的过流面积与多个第二通孔的过流面积之和小于底板本体的横截面面积的70%。

进一步地，底板本体为矩形板或圆盘形板。

进一步地，第一通孔和第二通孔的过流面均呈圆形或多边形。

进一步地，底板本体为石墨板。

进一步地，底板本体的厚度在25mm至35mm的范围之内。

根据本发明的另一方面，提供了一种铸锭多晶炉，包括：坩埚和支撑设置在坩埚底部的散热底板，散热底板为上述的散热底板。

应用本发明的技术方案，由于导热率与过流面积有关，也就是说，过流面积越大，导热率越低。这样，底板本体的第一孔区位置的导热率不同于底板本体的第二孔区位置的导热率。将底板本体的导热率高的位置对应于石英坩埚的温度高的区域，将底板本体的导热率低的位置对应于石英坩埚的温度低的区域。这样，使得石英坩埚的温度高的区域的散热速度快于石英坩埚的温度低的区域的散热速度，从而使底板本体与石英坩埚接触的表面在散热时的温度分布逐渐趋于一致。这样，石英坩埚底部的温度趋于一致，使得形成的晶粒更均匀，进而保证了晶粒的品质。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中铸锭多晶炉的结构示意图；

图2示出了根据本发明的铸锭多晶炉的散热底板的实施例一的主视示意图；

图3示出了图2中铸锭多晶炉的散热底板的侧视结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图2所示，实施例一的铸锭多晶炉的散热底板包括底板本体10，该底板本体10上设有第一孔区11和第二孔区12，第一孔区11环绕设置在第二孔区12的外侧，第一孔区11内设有多个第一通孔111，第二孔区12内设有多个第二通孔121，多个第一通孔111的过流面积之和小于多个第二通孔121的过流面积之和。

实施例一的散热底板的适用于石英坩埚采四周辐射加热方式的铸锭多晶炉，底板本体10与石英坩埚相接触的表面的四周温度高于中心温度，那么，多个第一通孔111的过流面积之和小于多个第二通孔121的过流面积之和，底板本体10上第一孔区11的导热率小于第二孔区12的导热率，导热率越低，散热速度越慢。石英坩埚的四周区域的散热速度快于石英坩埚的中心区域的散热速度，这样，可以使底板本体10与石英坩埚接触的表面在散热时的温度分布趋于一致，进而使石英坩埚底部的温度趋于一致，因此使形成的晶粒更均匀，进而保证了晶粒的品质。

优选地，底板本体10上的第一孔区11和第二孔区12可以均为多个，在第一孔区11和第二孔区12之间还可以设置一个或多个过渡孔区。比如，设置有一个过渡区，过渡孔区内设有多个第三通孔，多个第三通孔的过流面积之和介于多个第一通孔111的过流面积之和与多个第二通孔121的过流面积之和之间。这样，底板本体10对石英坩埚的底部进行散热时，石英坩埚的底部的温度分布更均匀。

如图2所示，在实施例一中，相邻两个第一通孔111的孔心之间的距离等于相邻两个第二通孔121的孔心之间的距离，第一通孔111的孔径小于第二通孔121的孔径。因此，第一孔区11内的各第一通孔111的过流面积之和小于第二孔区12内的各第二通孔121的过流面积之和。

根据本发明的实施例二的散热底板（未图示）与实施例一的区别在于，第一通孔111和第二通孔121的孔径均相等，相邻两个第一通孔111的孔心之间的距离大于相邻两个第二通孔121的孔心之间的距离。因此，第一孔区11内的各第一通孔111的过流面积之和小于第二孔区12内的各第二通孔121的过流面积之和。作为可行的实施方式，也可以将实施例一和实施例二的实施方式可以相互配合，只要满足多个第一通孔111的过流面积之和小于多个第二通孔121的过流面积之和即可。

优选地，为了在硅液成核时石英坩埚底部的温度更加均匀，可以在第一通孔111内和第二通孔121内均填充有导热率小于底板本体10的导热率的导热材料，比如石墨软毡或者碳纤维类的保温材料等。当然，也可以根据需要仅在第一通孔111内或第二通孔121内进行填充。

如图2所示，在上述实施例中，多个通孔11中各通孔11的过流面积之和小于底板本体10的横截面面积的70%，这样，保证了底板本体10的强度。

如图2所示，底板本体10为圆盘形板，在图中未示出的实施方式中，底板本体10也可以是矩形板。

如图2所示，第一通孔111和第二通孔121的过流面均呈圆形，上述通孔容易加工。在图中未示出的实施方式中，第一通孔111和第二通孔121的过流面也可以呈矩形。

实施例一的散热底板中的底板本体10为石墨板，石墨板在高温下变形量小，硬度较高，因此，石墨板适合作为石英坩埚的底板本体10。如图3所示，底板本体10的厚度在25mm至35mm的范围之内，在保证了底板本体10强度的前提下，节省底板本体10的材料。

根据本发明的实施例三的散热底板（未图示）包括底板本体，该底板本体上设有第一孔区和第二孔区，第一孔区环绕设置在第二孔区的外侧，第一孔区内设有多个第一通孔，第二孔区内设有多个第二通孔，多个第一通孔的过流面积之和大于多个第二通孔的过流面积之和。本实施例的工作原理与实施例一和实施例二相似，本实施例的散热底板适用于底部加热的方式。使多个第一通孔的过流面积之和大于多个第二通孔的过流面积之和的实施方式在上述说明中已有介绍，在此不再赘述。

本发明还提供了一种铸锭多晶炉，根据本发明的铸锭多晶炉的实施例包括坩埚和支撑设置在所述坩埚底部的散热底板，散热底板为上述的散热底板。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铸锭多晶炉的散热底板，包括：底板本体（10），其特征在于，所述底板本体（10）上设有第一孔区（11）和第二孔区（12），所述第一孔区（11）环绕设置在所述第二孔区（12）的外侧，所述第一孔区（11）内设有多个第一通孔（111），所述第二孔区（12）内设有多个第二通孔（121），多个所述第一通孔（111）的过流面积之和不同于多个所述第二通孔（121）的过流面积之和。

2.根据权利要求1所述的散热底板，其特征在于，相邻两个所述第一通孔（111）的孔心之间的距离等于相邻两个所述第二通孔（121）的孔心之间的距离，所述第一通孔（111）的孔径小于所述第二通孔（121）的孔径。

3.根据权利要求1所述的散热底板，其特征在于，所述第一通孔（111）和所述第二通孔（121）的孔径均相等，相邻两个所述第一通孔（111）的孔心之间的距离大于相邻两个所述第二通孔（121）的孔心之间的距离。

4.根据权利要求1所述的散热底板，其特征在于，在所述第一通孔（111）内和/或所述第二通孔（121）内填充有导热率小于所述底板本体（10）的导热率的导热材料。

5.根据权利要求1所述的散热底板，其特征在于，多个所述第一通孔（111）的过流面积与多个所述第二通孔（121）的过流面积之和小于所述底板本体（10）的横截面面积的70%。

6.根据权利要求1所述的散热底板，其特征在于，所述底板本体（10）为矩形板或圆盘形板。

7.根据权利要求1所述的散热底板，其特征在于，所述第一通孔（111）和第二通孔（121）的过流面均呈圆形或多边形。

8.根据权利要求1所述的散热底板，其特征在于，所述底板本体（10）为石墨板。

9.根据权利要求1所述的散热底板，其特征在于，所述底板本体（10）的厚度在25mm至35mm的范围之内。

10.一种铸锭多晶炉，包括：坩埚和支撑设置在所述坩埚底部的散热底板，其特征在于，所述散热底板为权利要求1至9中任一项所述的散热底板。