CN105780109A - 一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的装置及其方法 - Google Patents

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张泽兴
黄林
张小东
宋丽平
雷杰
杨平
谭水根
张珩琨
许桢
冯子甜
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Abstract

一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的装置及其方法，包括铸锭炉壳体、坩埚，所述坩埚外侧设有石墨护板，所述石墨护板下端设有石墨软毡，石墨软毡左右两端各设有2个直径为6mm的孔，石墨软毡中间等距离设有3个直径为6mm的孔，石墨软毡经螺栓与石墨护板连接。解决了多晶铸锭炉热场横向梯度大的问题，具有结构简单、成本低的特点，且消除了晶体边缘和头部错大、少子寿命低的缺陷，从而提高了晶体的质量，转换效率有0.03%‑0.15%的提升。

Description

一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的装置及其方法。
背景技术
目前，多晶铸锭行业以转换效率为第一关键要素，为提高效率主要都是半熔工艺为主，但收益较低，成本较大，现大部分厂家都在产能升级，随着晶锭重量的提升，硅块的高度也不断提高，晶锭边缘的晶粒由于热场的缺陷，横向温度梯度大，晶体生长越高，边缘晶粒倾斜越加严重。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的装置及其方法，解决了多晶铸锭炉热场横向梯度大的问题，具有结构简单、成本低的特点，且消除了晶体边缘和头部错大、少子寿命低的缺陷，从而提高了晶体的质量，转换效率有0.03%-0.15%的提升。
实现上述目的而采取的技术方案，
一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的装置，包括铸锭炉壳体、坩埚，所述铸锭炉壳体内底部设有石墨支柱，石墨支柱上设有定向生成块，定向生成块上设有石墨底板，石墨底板上设有坩埚，所述坩埚外侧设有石墨护板，所述石墨护板下端设有石墨软毡，石墨软毡左右两端各设有2个直径为6mm的孔，石墨软毡中间等距离设有3个直径为6mm的孔，石墨软毡经螺栓与石墨护板连接。
一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的方法，对晶粒倾斜位置长晶配方进行升温处理，
第一步，长晶时间30分钟，温度设定1420℃，隔热笼位置6CM；
第二步，长晶时间120分钟，温度设定1420℃，隔热笼位置8CM；
第三步，长晶时间720分钟，温度设定1414℃，隔热笼位置13CM；
第四步，长晶时间360分钟，温度设定1404℃，隔热笼位置17CM；
第五步，长晶时间480分钟，温度设定1402℃，隔热笼位置17CM；
第六步，长晶时间210分钟，温度设定1400℃，隔热笼位置17CM。
有益效果
与现有技术相比本发明具有以下优点。
石墨护板增加软毡和长晶配方优化后，整个晶锭生长的垂直性更加稳定，晶锭质量显著提高，本产品可以达到以下效果：
1)晶锭边缘垂直性明显改善；
2)位错降低，少子寿命值提高；
3)转换效率提高0.03%-0.15%。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详述。
图1为本装置结构示意图。
具体实施方式
一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的装置，包括铸锭炉壳体1、坩埚2，所述铸锭炉壳体1内底部设有石墨支柱4，石墨支柱4上设有定向生成块3，定向生成块3上设有石墨底板5，石墨底板5上设有坩埚2，如图1所示，所述坩埚2外侧设有石墨护板8，所述石墨护板8下端设有石墨软毡7，石墨软毡7左右两端各设有2个直径为6mm的孔，石墨软毡7中间等距离设有3个直径为6mm的孔，石墨软毡7经螺栓6与石墨护板8连接。
所述石墨软毡7的长度、宽度、厚度为935mm、285mm、10mm。
一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的方法，对晶粒倾斜位置长晶配方进行升温处理，
第一步，长晶时间30分钟，温度设定1420℃，隔热笼位置6CM；
第二步，长晶时间120分钟，温度设定1420℃，隔热笼位置8CM；
第三步，长晶时间720分钟，温度设定1414℃，隔热笼位置13CM；
第四步，长晶时间360分钟，温度设定1404℃，隔热笼位置17CM；
第五步，长晶时间480分钟，温度设定1402℃，隔热笼位置17CM；
第六步，长晶时间210分钟，温度设定1400℃，隔热笼位置17CM。
石墨护板上增加石墨软毡，主要是为了降低晶锭横向温度梯度，使整个热场趋向均一，从而消除了晶锭边缘晶棒过热而导致晶粒倾斜生长等不良情况，石墨护板上增加软毡后，对应配方进行升温处理，从而使边缘晶粒垂直生长，少子寿命相应提高，位错降低。
本装置由石墨材料制成，制造周期较短，成本较低，每炉只需4块软毡，且更换简单方便，只需将护板打孔连接上石墨软毡固定即可。
对应晶粒倾斜位置长晶配方进行升温处理，结合软毡就可以达到铸锭需求；改后配方如下表所示。
石墨护板上增加石墨软毡，主要是为了降低晶锭横向温度梯度，使整个热场趋向均一，从而消除了晶锭边缘晶棒过热而导致晶粒倾斜生长等不良情况，石墨护板上增加软毡后，对应配方进行升温处理，从而使边缘晶粒垂直生长，少子寿命相应提高，位错降低，改造前后晶粒生长如图1所示；
每台铸锭炉需4块软毡，石墨护板按照软毡的位置打孔，对应软毡孔全部拧上螺杆螺母固定，整个过程半小时就可完成，更换完后，直接安装到坩埚上即可使用，配方进行升温处理，就可以达到铸锭需求。
工作原理
晶锭重量提升后，晶锭边缘的晶粒由于热场的缺陷，横向温度梯度大，晶体生长越高，边缘晶粒倾斜越加严重，晶粒倾斜生长过程中存在较大的位错缺陷，少子寿命较低，影响晶锭转换效率。
为解决边缘晶粒倾斜生产的问题，石墨护板四周增加石墨软毡，铸锭过程晶锭四周的隔热效果会增加，温度降低。对应长晶配方升温处理，晶锭中心温度会比四周上升明显，两者结合，晶锭横向温度梯度会降低，晶粒从而都能保持垂直生长，消除了晶体边缘和头部错大、少子寿命低的缺陷，从而提高了晶体质量，提升转换效率。

Claims (3)

1.一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的装置，包括铸锭炉壳体（1）、坩埚（2），所述铸锭炉壳体（1）内底部设有石墨支柱（4），石墨支柱（4）上设有定向生成块（3），定向生成块（3）上设有石墨底板（5），石墨底板（5）上设有坩埚（2），其特征在于，所述坩埚（2）外侧设有石墨护板（8），所述石墨护板（8）下端设有石墨软毡（7），石墨软毡（7）左右两端各设有2个直径为6mm的孔，石墨软毡（7）中间等距离设有3个直径为6mm的孔，石墨软毡（7）经螺栓（6）与石墨护板（8）连接。
2.根据权利要求1所述的一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的装置，其特征在于，所述石墨软毡（7）的长度、宽度、厚度为935mm、285mm、10mm。
3.根据权利要求1所述的一种多晶铸锭炉改善边缘晶粒倾斜生长的方法，其特征在于，对晶粒倾斜位置长晶配方进行升温处理，
第一步，长晶时间30分钟，温度设定1420℃，隔热笼位置6CM；
第二步，长晶时间120分钟，温度设定1420℃，隔热笼位置8CM；
第三步，长晶时间720分钟，温度设定1414℃，隔热笼位置13CM；
第四步，长晶时间360分钟，温度设定1404℃，隔热笼位置17CM；
第五步，长晶时间480分钟，温度设定1402℃，隔热笼位置17CM；
第六步，长晶时间210分钟，温度设定1400℃，隔热笼位置17CM。
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