CN103924293B

CN103924293B - 一种底部增强冷却装置及其冷却方法

Info

Publication number: CN103924293B
Application number: CN201310008411.0A
Authority: CN
Inventors: 孙建江; 袁华中; 张喻; 朱伟锋; 孙力锋
Original assignee: Zhejiang Jinggong Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Jinggong Integrated Technology Co ltd
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2033-01-10
Also published as: CN103924293A

Abstract

本发明涉及一种底部增强冷却装置及其冷却方法，其包括石英坩埚、石墨坩埚、加热器、热交换台以及石墨立柱；其中，所述石英坩埚放置于石墨坩埚内；所述石墨坩埚置于热交换台上；所述加热器设置于石墨坩埚四周；所述石墨立柱与所述热交换台连接，并能将冷却气体送入热交换台。本发明的底部增强冷却装置及其冷却方法通过不同的散热冷却作用，控制固液界面形状，并在长晶初期提高过冷度，从而解决大硅锭内部散热难问题，以提高长晶质量。

Description

一种底部增强冷却装置及其冷却方法

技术领域

本发明涉及一种冷却装置，具体涉及一种底部增强冷却装置及其冷却方法，其用于提高铸锭质量，进而改善电池转换效率，属于晶体硅铸造设备技术领域。

背景技术

多晶硅铸锭以其低成本、高产出而广受光伏行业认可。但铸造过程中过多的缺陷和杂质存在，会影响了多晶硅电池的转换效率。因此，控制铸锭过程的热场，减少晶体缺陷和杂质，提高电池转换效率，已成为共同关注的问题。

目前，普遍采用的热场控制方式主要是通过加热器功率调整和打开隔热层来实现的。但随着铸锭越来越趋向于大级别，以及准单晶铸造技术的应用，对热场控制的要求也越来越高。简单地依靠这两者调整，无法满足大硅锭内部的散热要求，更无法控制晶体生长取向，以减少晶体缺陷和杂质的沉积。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种底部增强冷却装置及其冷却方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、散热性能好的底部增强冷却装置，其解决了大硅锭内部散热难的问题。

本发明的另一目的在于提供一种底部增强冷却装置的冷却方法，其利用冷却气体在冷却过程中的不同作用，根据晶体熔化长晶不同阶段的要求控制冷却气体的流向和流量，优化晶体生长。

为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种底部增强冷却装置，其包括石英坩埚、石墨坩埚、加热器、热交换台以及石墨立柱；其中，所述石英坩埚放置于石墨坩埚内；所述石墨坩埚置于热交换台上；所述加热器设置于石墨坩埚四周；所述石墨立柱与所述热交换台连接，并能将冷却气体送入热交换台。

本发明的底部增强冷却装置进一步设置为：于所述热交换台的中心设有一中心孔，于所述热交换台的四个角上分别设有一开孔，所述中心孔和四个开孔分别与一石墨立柱连通。

本发明的底部增强冷却装置进一步设置为：于所述热交换台上间隔设置有若干口字形槽，所述若干口字形槽相互连通。

本发明的底部增强冷却装置进一步设置为：其包括一隔热笼；所述热交换台、石英坩埚、石墨坩埚、加热器均收容于隔热笼内。

本发明的底部增强冷却装置还设置为：所述隔热笼收容于一真空炉体内，该真空炉体内通入一抽气管。

为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为：一种底部增强冷却装置的冷却方法，其包括如下工艺步骤：

1），籽晶熔化阶段：加热器加热，将冷却气体从热交换台的四周开孔通入，携带部分热量的冷却气体进一步向热交换台的中心孔移动，最后由中心孔流出，形成一个四周冷、中心热的温度梯度，来中和加热器加热形成的侧面冷、中心热的凸界面；

2），熔化结束后，由中心孔位置充入冷却气体，逐渐向四周开孔流出，形成反向的冷却作用；

3），完成初始形核之后，降低冷却气体流量，直至冷却结束。

本发明的底部增强冷却装置的冷却方法进一步为：所述冷却气体为氩气。

本发明的底部增强冷却装置的冷却方法进一步为：所述步骤1）的冷却气体通入流量小于步骤2）的冷却气体通入流量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的底部增强冷却装置及其冷却方法通过不同的散热冷却作用，控制固液界面形状，并在长晶初期提高过冷度，从而解决大硅锭内部散热难问题，以提高长晶质量。

附图说明

图1是本发明的底部增强冷却装置的结构示意图。

图2是本发明的底部增强冷却装置的热交换台的示意图。

具体实施方式

请参阅说明书附图1和附图2所示，本发明为一种底部增强冷却装置，其由石英坩埚1、石墨坩埚2、加热器3、热交换台4以及石墨立柱5等几部分组成。

其中，所述石英坩埚1内装有硅料6，其收容于石墨坩埚2内并由石墨坩埚2保护。所述石墨坩埚2置于热交换台4上。

所述加热器3设置于石墨坩埚2四周，其能对硅料6进行加热。

所述石墨立柱5与所述热交换台4连接，并能将冷却气体送入热交换台4。

进一步的，于所述热交换台4的中心设有一中心孔41，于所述热交换台4的四个角上分别设有一开孔42，所述中心孔41和四个开孔42分别与一石墨立柱5连通，使冷却气体可以进出热交换台4。于所述热交换台4上间隔设置有若干口字形槽43，所述若干口字形槽43相互连通，从而保证冷却气体由中心孔41进入，向四周开孔42流动，最终沿四周开孔42流出热交换台4，或者由开孔42进入热交换台4，气体向中心孔41流动，最终在中心孔41流出。

本发明的底部增强冷却装置进一步包括一隔热笼7；所述热交换台4、石英坩埚1、石墨坩埚2、加热器3均收容于隔热笼7内。所述隔热笼7收容于一真空炉体8内，该真空炉体8内通入一送气管9。

本发明的底部增强冷却装置的冷却方法如下：

1），籽晶熔化阶段：加热器3加热会使得加热过程中硅锭侧面温度要高于中心，籽晶四周熔化的会比中间快，为保持一致的熔化速率，将冷却气体从热交换台4的四周开孔42通入，携带部分热量的冷却气体进一步向热交换台4的中心孔41移动，最后由中心孔41流出，形成一个四周冷、中心热的温度梯度，来中和加热器3加热形成的侧面冷、中心热的凸界面；

2），熔化结束后，由于硅锭内部的热量无法及时散失，而外壁加热器功率降低，形成侧面冷中心热的凹面，此时，由中心孔41位置充入冷却气体，逐渐向四周开孔42流出，形成反向的冷却作用；此外，由于初始长晶阶段较高的过冷度要求，冷却气体（氩气）的流量上也需要适当加大，即所述步骤2）的冷却气体通入流量大于步骤1）的冷却气体通入流量，以提高形核效率；

3），完成初始形核之后，降低冷却气体流量，维持一个弱冷却作用散热，直至冷却结束。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims

1.一种底部增强冷却装置的冷却方法，所述底部增强冷却装置包括石英坩埚、石墨坩埚、加热器、热交换台以及石墨立柱；其中，所述石英坩埚放置于石墨坩埚内；所述石墨坩埚置于热交换台上；所述加热器设置于石墨坩埚四周；所述石墨立柱与所述热交换台连接，并能将冷却气体送入热交换台；于所述热交换台的中心设有一中心孔，于所述热交换台的四个角上分别设有一开孔，所述中心孔和四个开孔分别与一石墨立柱连通；其特征在于：包括如下工艺步骤：

1)，籽晶熔化阶段：加热器加热，将冷却气体从热交换台的四周开孔通入，携带部分热量的冷却气体进一步向热交换台的中心孔移动，最后由中心孔流出，形成一个四周冷、中心热的温度梯度，来中和加热器加热形成的侧面冷、中心热的凸界面；

2)，熔化结束后，由中心孔位置充入冷却气体，逐渐向四周开孔流出，形成反向的冷却作用；

3)，完成初始形核之后，降低冷却气体流量，直至冷却结束。

2.如权利要求1所述的底部增强冷却装置的冷却方法，其特征在于：于所述热交换台上间隔设置有若干口字形槽，所述若干口字形槽相互连通。

3.如权利要求2所述的底部增强冷却装置的冷却方法，其特征在于：所述底部增强冷却装置进一步包括一隔热笼；所述热交换台、石英坩埚、石墨坩埚、加热器均收容于隔热笼内。

4.如权利要求3所述的底部增强冷却装置的冷却方法，其特征在于：所述隔热笼收容于一真空炉体内，该真空炉体内通入一送气管。

5.如权利要求1所述的底部增强冷却装置的冷却方法，其特征在于：所述冷却气体为氩气。

6.如权利要求5所述的底部增强冷却装置的冷却方法，其特征在于：所述步骤1)的冷却气体通入流量小于步骤2)的冷却气体通入流量。