CN104294360B - 一种保温铸锭炉以及使用保温铸锭炉铸锭的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保温铸锭炉以及使用保温铸锭炉铸锭的方法，包括炉体，坩埚，加热器，支架和定向凝固散热块，炉体包括底座和壳体，加热器固定在壳体的内壁上，支架固定设置在底座上，坩埚固定在支架上，定向凝固散热块固定在坩埚下端面，坩埚为正方体结构，坩埚四个侧壁的外表面各固定一个隔热护板，隔热护板外设有第一碳毡保温板，定向凝固散热块上固定有四个第二碳毡保温板和一个第三碳毡保温板，壳体罩合固定在底座上，壳体与底座之间固定设有四个上层衬板，每个上层衬板上方均设有两个相互叠合的第四碳毡保温条，并提供了该保温铸锭炉的铸锭方法，节约了能源，提高了硅料的利用率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池硅片制造领域，具体涉及一种具有保温效果的铸锭炉，以及利用该铸锭炉诱导生长小晶粒的铸锭方法，属于光伏多晶铸锭领域。
背景技术
高效半熔工艺对坩埚无限制，通过籽晶诱导使晶体生长更均匀、位错密度更小、晶体缺陷更少，到达提高转换效率的目的， GT-HP-DSS450型多晶炉，在原有设备上进行高效半熔工艺铸锭生产，籽晶高度波动较大，硅锭中心区域籽晶达到15-20mm时，硅锭角落区域会部分籽晶熔化，因此为确保整碇高效需保障籽晶高度，硅料利用率低于60%，也就在一定程度上增加了生产成本与资源浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种保温铸锭炉以及使用保温铸锭炉铸锭的方法，节约了能源，提高了硅料的利用率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种保温铸锭炉，包括炉体，坩埚，加热器，支架和定向凝固散热块，其中，所述炉体包括底座和壳体，所述加热器固定在壳体的内壁上，所述支架为倒T形结构，固定设置在底座上，所述坩埚固定在支架上，所述定向凝固散热块固定在坩埚下端面，所述坩埚为正方体结构，坩埚四个侧壁的外表面各固定一个隔热护板，所述隔热护板外设有第一碳毡保温板，所述第一碳毡保温板的长度为980mm、宽度为130mm、厚度为40mm，所述四个第一碳毡保温板通过钼丝相互连接，所述定向凝固散热块上固定有四个第二碳毡保温板和一个第三碳毡保温板，所述第二碳毡保温板的长度为973mm、宽度为130mm、厚度为45mm，通过石墨插板固定在所述定向凝固散热块的侧壁上，所述第三碳毡保温板为圆柱形结构，直径为480mm，厚度为40mm，所述第三碳毡保温板固定在定向凝固散热块的下端面上，所述壳体罩合固定在底座上，壳体与底座之间固定设有四个上层衬板，所述上层衬板的宽度为152mm，所述每个上层衬板上方均设有两个相互叠合的第四碳毡保温条，所述第四碳毡保温条的长度为1114mm、宽度为64mm，厚度为40mm。
一种使用保温铸锭炉铸锭的方法，其中，铸锭方法为：将硅料破碎成直径为5—11mm的碎片作为籽晶放入坩埚内，利用加热器对籽晶进行加热使其溶化，在熔化阶段，坩埚少许抬起，使籽晶中心区域温度保持在1350-1360摄氏度，用石英棒探知籽晶，当籽晶高度剩余20mm时，开始降温至长晶合适温度，这个过程中籽晶会继续熔化约10-12mm，最终可以得到籽晶剩余高度在8-10mm的高效多晶硅锭。
本发明的有益效果为：
本发明在坩埚四壁设置第一碳毡保温板，使用钼丝将这四块保温板连接，其可以隔绝加热器对籽晶的直接加热，第二碳毡保温板可以减少加热器对籽晶边缘的热传递，第三碳毡保温板可以减少坩埚内的硅料中心区域热量散失，保障了铸锭过程中籽晶边角区域温度和籽晶中心区域温度相当，从而实现固液面平整；与此同时，本发明的第四碳毡保温条共有8根，与上层衬板相互配合，增加了炉体的密封性能，使底座与壳体之间结合的更加紧密，保温能力也得到了保证；通过本发明的铸锭炉以及与之相配套的铸锭方法，有效的将半熔高效工艺的利用率至65-70%以上，节约了成本，大大增加了经济效益。
附图说明
图1为本发明剖视图。
图2为本发明A-A方向示意图（即铸锭炉内部结构俯视图）。
图3为本发明B-B方向示意图（即铸锭炉内部结构仰视图）。
具体实施方式
如图所示一种保温铸锭炉，包括炉体1，坩埚2，加热器3，支架4和定向凝固散热块5，其中，所述炉体1包括底座6和壳体7，所述加热器3固定在壳体7的内壁上，所述支架4为倒T形结构，固定设置在底座6上，所述坩埚2固定在支架4上，所述定向凝固散热块5固定在坩埚2下端面，所述坩埚2为正方体结构，坩埚2四个侧壁的外表面各固定一个隔热护板15，所述隔热护板15外设有第一碳毡保温板8，所述第一碳毡保温板8的长度L1为980mm、宽度M1为130mm、厚度H1为40mm，所述四个第一碳毡保温板8通过钼丝9相互连接，所述定向凝固散热块5上固定有四个第二碳毡保温板10和一个第三碳毡保温板11，所述第二碳毡保温板10的长度L2为973mm、宽度M2为130mm，厚度H2为45mm，通过石墨插板12固定在所述定向凝固散热块5的侧壁上，所述第三碳毡保温板11为圆柱形结构，直径D为480mm，厚度H3为40mm，所述第三碳毡保温板11固定在定向凝固散热块5的下端面上，所述壳体7罩合固定在底座6上，壳体7与底座6之间固定设有四个上层衬板13，所述上层衬板13的宽度M5为152mm，所述每个上层衬板13上方均设有两个相互叠合的第四碳毡保温条14，所述第四碳毡保温条14的长度L4为1114mm、宽度M4为64mm，厚度H4为40mm。
而利用本保温铸锭炉铸锭的方法为：将硅料破碎成直径为5—11mm的碎片作为籽晶放入坩埚内，利用加热器对籽晶进行加热使其溶化，在熔化阶段，坩埚少许抬起，使籽晶中心区域温度保持在1350-1360摄氏度，用石英棒探知籽晶，当籽晶高度剩余20mm时，开始降温至长晶合适温度，这个过程中籽晶会继续熔化约10-12mm，最终可以得到籽晶剩余高度在8-10mm的高效多晶硅锭。
本发明在坩埚四壁设置第一碳毡保温板，使用钼丝将这四块保温板连接，其可以隔绝加热器对籽晶的直接加热，第二碳毡保温板可以减少加热器对籽晶边缘的热传递，第三碳毡保温板可以减少坩埚内的硅料中心区域热量散失，保障了铸锭过程中籽晶边角区域温度和籽晶中心区域温度相当，从而实现固液面平整；与此同时，本发明的第四碳毡保温条共有8根，与上层衬板相互配合，增加了炉体的密封性能，使底座与壳体之间结合的更加紧密，保温能力也得到了保证；通过本发明的铸锭炉以及与之相配套的铸锭方法，有效的将半熔高效工艺的利用率至65-70%以上，节约了成本，大大增加了经济效益。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中，因此，本发明不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本发明保护的范围内。
Claims (1)
1.一种保温铸锭炉，包括炉体，坩埚，加热器，支架和定向凝固散热块，其特征为，所述炉体包括底座和壳体，所述加热器固定在壳体的内壁上，所述支架为倒T形结构，固定设置在底座上，所述坩埚固定在支架上，所述定向凝固散热块固定在坩埚下端面，所述坩埚为正方体结构，坩埚四个侧壁的外表面各固定一个隔热护板，所述隔热护板外设有第一碳毡保温板，所述第一碳毡保温板长度L1为980mm、宽度M1为130mm、厚度H1为40mm，四个第一碳毡保温板通过钼丝相互连接，所述定向凝固散热块上固定有四个第二碳毡保温板和一个第三碳毡保温板，所述第二碳毡保温板的长度L2为973mm、宽度M2为130mm、厚度H2为45mm，通过石墨插板固定在所述定向凝固散热块的侧壁上，所述第三碳毡保温板为圆柱形结构，直径D为480mm，厚度H3为40mm，所述第三碳毡保温板固定在定向凝固散热块的下端面上，所述壳体罩合固定在底座上，壳体与底座之间固定设有四个上层衬板，所述上层衬板的宽度M5为152mm，所述每个上层衬板上方均设有两个相互叠合的第四碳毡保温条，所述第四碳毡保温条的长度L4为1114mm、宽度M4为64mm，厚度H4为40mm。
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