CN105780112B - 一种铸锭石墨护板及其制作方法 - Google Patents

一种铸锭石墨护板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种铸锭石墨护板及其制作方法，该方法包括：制作粘接辅助剂和粘接剂；在石墨护板本体的外侧面刷涂所述粘接辅助剂；将所述粘接剂刷到所述石墨护板本体的外侧面，其中，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以上的粘接剂的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以下的粘接剂的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的内侧面从上至下的粘接剂厚度逐渐增大；固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上。上述铸锭石墨护板及其制作方法能够改善护板上下温差，使护板受力相对更加均匀，提高石墨护板使用寿命，降低生产成本，降低坩埚中下部的横向温度梯度，抑制缺陷的繁殖速率，以提高硅锭电池的转换效率。

Description

一种铸锭石墨护板及其制作方法
技术领域
本发明属于光伏设备技术领域，特别是涉及一种铸锭石墨护板及其制作方法。
背景技术
目前多晶铸锭生产过程中，由于石英坩埚强度不高，整个铸锭过程均是在高温条件下进行，因此坩埚容易开裂导致安全事故。由于石墨护板具有较大的热膨胀系数、并且能够耐高温，因此石墨护板是一种理想的坩埚保护材料。但由于多晶铸锭热场的特性，且主流生产中所使用的坩埚的上部比下部宽，护板与坩埚上下部贴紧程度不同，导致石墨护板使用寿命较短，生产成本较大，另外坩埚中下部距离顶部、侧部加热器的距离相对更远，导致坩埚中下部的横向温度梯度过大，这也会导致缺陷的快速繁殖，从而影响制作出的硅锭电池的转换效率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种铸锭石墨护板及其制作方法，能够改善护板上部与下部的温差，使护板受力相对更加均匀，提高石墨护板使用寿命，降低生产成本，而且能够降低坩埚中下部的横向温度梯度，抑制缺陷的繁殖速率，以提高硅锭电池的转换效率。
本发明提供的一种铸锭石墨护板的制作方法，包括：
制作粘接辅助剂，并将耐高温隔热颗粒、稀盐酸和有机粘接剂混合均匀，制作粘接剂；
在石墨护板本体的外侧面刷涂所述粘接辅助剂；
将所述石墨护板本体预热至第一预设温度，将所述粘接剂刷到所述石墨护板本体的外侧面，其中，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以上的粘接剂的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以下的粘接剂的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的内侧面从上至下的粘接剂厚度逐渐增大；
固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上。
优选的，在上述铸锭石墨护板的制作方法中，在所述制作粘接剂之后，还包括：
在所述石墨护板本体的内侧面刷涂所述粘接辅助剂；
将所述石墨护板本体预热至第一预设温度，将所述粘接剂刷到所述石墨护板本体的内侧面，其中，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线以上的粘接剂的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线以下的粘接剂的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的内侧面从上至下的粘接剂厚度逐渐增大。
优选的，在上述铸锭石墨护板的制作方法中，所述将耐高温隔热颗粒、稀盐酸和有机粘接剂混合均匀，制作粘接剂包括：
称取500克至5000克氧化钇颗粒，并与质量为所述氧化钇颗粒质量的1倍至10倍的稀盐酸混合均匀，然后添加50毫升至200毫升所述有机粘接剂，制作所述粘接剂。
优选的，在上述铸锭石墨护板的制作方法中，所述制作粘接辅助剂包括：
将质量为100克至1000克的碳化硅颗粒放入质量为所述碳化硅颗粒质量的1倍至5倍的纯水中，并添加20毫升至100毫升有机粘接剂，在常温下混合均匀，制作成所述粘接辅助剂。
优选的，在上述铸锭石墨护板的制作方法中，所述将所述石墨护板本体预热至第一预设温度为：
将所述石墨护板本体预热至30℃至50℃。
优选的，在上述铸锭石墨护板的制作方法中，所述固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上为：
将所述石墨护板本体在50℃至100℃下保存1小时至5小时，固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上。
本发明提供的一种铸锭石墨护板，包括：
石墨护板本体；
所述石墨护板本体的外侧面设置有第一粘接辅助层；
所述粘接辅助层的外部设置有第一粘接层，其中，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以上的第一粘接层的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以下的第一粘接层的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体从上至下的第一粘接层厚度逐渐增大。
优选的，在上述铸锭石墨护板中，还包括设置于所述石墨护板本体的内侧面的第二粘结辅助层，所述第二粘接辅助层的内部设置有第二粘接层，其中，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线以上的第二粘接层的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线以下的第二粘接层的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的内侧面从上至下的第二粘接层厚度逐渐增大。
通过上述描述可知，本发明提供的上述铸锭石墨护板及其制作方法，由于先制作粘接辅助剂，并将耐高温隔热颗粒、稀盐酸和有机粘接剂混合均匀，制作粘接剂，然后在石墨护板本体的外侧面刷涂所述粘接辅助剂，再将所述石墨护板本体预热至第一预设温度，将所述粘接剂刷到所述石墨护板本体的外侧面，其中，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以上的粘接剂的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以下的粘接剂的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的内侧面从上至下的粘接剂厚度逐渐增大，最后固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上，因此这就能够改善护板上部与下部的温差，使护板受力相对更加均匀，提高石墨护板使用寿命，降低生产成本，而且能够降低坩埚中下部的横向温度梯度，抑制缺陷的繁殖速率，以提高硅锭电池的转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种铸锭石墨护板的制作方法的示意图；
图2为本申请实施例提供的第一种铸锭石墨护板的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种铸锭石墨护板及其制作方法，能够改善护板上部与下部的温差，使护板受力相对更加均匀，提高石墨护板使用寿命，降低生产成本，而且能够降低坩埚中下部的横向温度梯度，抑制缺陷的繁殖速率，以提高硅锭电池的转换效率。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供的第一种铸锭石墨护板的制作方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种铸锭石墨护板的制作方法的示意图。该方法包括如下步骤：
S1：制作粘接辅助剂，并将耐高温隔热颗粒、稀盐酸和有机粘接剂混合均匀，制作粘接剂；
在该步骤中，制作粘结辅助剂的作用在增强于粘接剂涂层与护板的之间的粘接程度，而制作粘接剂的作用在于改善坩埚各个部位的隔热保温程度，以使坩埚的温度分布更均匀一致，降低坩埚中下部横向稳定梯度，从而降低四周硅块的缺陷密度，同时平衡石墨护板上下受力，提高石墨护板的使用寿命，其中用到的有机粘接剂可以是硅溶胶或有机硅烷偶联剂等物质。
S2：在石墨护板本体的外侧面刷涂所述粘接辅助剂；
在该步骤中，可以采用刷涂或喷涂等粘接方式，各个位置均匀刷涂，实现石墨护板本体外部的所有位置都具有粘接辅助剂，这就能够使得后续的过程中各个部位都能够牢固的设置粘接剂，从而避免某些位置不存在粘接剂而导致出现温度梯度。
S3：将所述石墨护板本体预热至第一预设温度，将所述粘接剂刷到所述石墨护板本体的外侧面，其中，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以上的粘接剂的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以下的粘接剂的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的内侧面从上至下的粘接剂厚度逐渐增大；
在该步骤中，先对石墨护板本体进行预热的目的在于促进粘接，保证粘接效果，以石墨护板本体的高度的二分之一为分界线，分界线以上就是上部、以下就是下部，从护板上部到下部均存在隔热层的厚度梯度，即从上至下呈现缓慢增厚的规律，这就能够避免温度梯度的存在，或者降低温度梯度的大小。
S4：固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上。
刷涂完成之后，利用这种固化过程来提升整个粘接剂与石墨护板本体之间的粘接效果，从而避免粘接剂脱落下来，保证隔热效果。
通过上述描述可知，本申请实施例提供的上述铸锭石墨护板及其制作方法，由于先制作粘接辅助剂，并将耐高温隔热颗粒、稀盐酸和有机粘接剂混合均匀，制作粘接剂，然后在石墨护板本体的外侧面刷涂所述粘接辅助剂，再将所述石墨护板本体预热至第一预设温度，将所述粘接剂刷到所述石墨护板本体的外侧面，其中，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以上的粘接剂的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线以下的粘接剂的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的内侧面从上至下的粘接剂厚度逐渐增大，最后固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上，因此这就能够改善护板上部与下部的温差，使护板受力相对更加均匀，提高石墨护板使用寿命，降低生产成本，而且能够降低坩埚中下部的横向温度梯度，抑制缺陷的繁殖速率，以提高硅锭电池的转换效率。
本申请实施例提供的第二种铸锭石墨护板的制作方法，是在上述第一种铸锭石墨护板的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：
在所述制作粘接剂之后，还包括：
在所述石墨护板本体的内侧面刷涂所述粘接辅助剂；
将所述石墨护板本体预热至第一预设温度，将所述粘接剂刷到所述石墨护板本体的内侧面，其中，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线以上的粘接剂的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线以下的粘接剂的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的内侧面从上至下的粘接剂厚度逐渐增大。
也就说，将上述在石墨护板本体外侧刷涂粘接辅助剂和粘接剂的过程继续应用于到石墨护板本体的内侧，在石墨护板本体的内侧刷涂同样的粘接剂来实现隔热效果的提升，进一步避免内部温度梯度的产生，从而提高硅锭的质量。
本申请实施例提供的第三种铸锭石墨护板的制作方法，是在上述第一种或第二种铸锭石墨护板的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述将耐高温隔热颗粒、稀盐酸和有机粘接剂混合均匀，制作粘接剂包括：
称取500克至5000克氧化钇颗粒，并与质量为所述氧化钇颗粒质量的1倍至10倍的稀盐酸混合均匀，然后添加50毫升至200毫升所述有机粘接剂，制作所述粘接剂。
其中，混合的过程可以在常温下进行，另外，氧化钇颗粒还可以用ZS-1耐高温隔热保温涂料替代，这种ZS-1耐高温隔热保温涂料是由硅酸盐溶液、硅酸铝纤维、热反射物质和精选α相空心陶瓷微珠精加工而成。
本申请实施例提供的第四种铸锭石墨护板的制作方法，是在上述第三种铸锭石墨护板的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述制作粘接辅助剂包括：
将质量为100克至1000克的碳化硅颗粒放入质量为所述碳化硅颗粒质量的1倍至5倍的纯水中，并添加20毫升至100毫升有机粘接剂，在常温下混合均匀，制作成所述粘接辅助剂。
其中，有机粘接剂可以是硅溶胶或有机硅烷偶联剂等物质，能够进一步增强氧化钇涂层与碳化硅涂层的粘接程度。
本申请实施例提供的第五种铸锭石墨护板的制作方法，是在上述第四种铸锭石墨护板的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述将所述石墨护板本体预热至第一预设温度为：
将所述石墨护板本体预热至30℃至50℃。
在这种情况下，石墨护板本体预先提高了温度，粘接剂就能够与石墨护板本体之间具有更强的粘附力，从而进一步增强粘附效果，减小脱落的概率。
本申请实施例提供的第六种铸锭石墨护板的制作方法，是在上述第五种铸锭石墨护板的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上为：
将所述石墨护板本体在50℃至100℃下保存1小时至5小时，固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上。
本申请实施例提供的第一种铸锭石墨护板如图2所示，图2为本申请实施例提供的第一种铸锭石墨护板的示意图，该铸锭石墨护板包括：
石墨护板本体1；
所述石墨护板本体1的外侧面设置有第一粘接辅助层2，这种第一粘结辅助层2可以利用质量为100克至1000克的碳化硅颗粒放入质量为所述碳化硅颗粒质量的1倍至5倍的纯水中，并添加20毫升至100毫升有机粘接剂，在常温下混合均匀制作而成；
所述粘接辅助层2的外部设置有第一粘接层3，这种第一粘接层3可以称取500克至5000克氧化钇颗粒，并与质量为所述氧化钇颗粒质量的1倍至10倍的稀盐酸混合均匀，然后添加50毫升至200毫升所述有机粘接剂制作而成；
其中，所述石墨护板本体1的外侧面的水平中线以上的第一粘接层3的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体1的外侧面的水平中线以下的第一粘接层3的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体1从上至下的第一粘接层3厚度逐渐增大，需要说明的是，所述水平中线就如图2中石墨坩埚本体的中部的横线所示，另外，为了能够在图中显示出第一粘接辅助层2和第一粘接层3，就采用更大的尺寸来进行显示，并且仅显示在石墨坩埚本体1的两侧，实际上，在石墨坩埚本体1的外部均设置有第一粘接辅助层2和第一粘接层3。
本申请实施例提供的第二种铸锭石墨护板，是在上述第一种铸锭石墨护板的基础上，还包括如下技术特征：
还包括设置于所述石墨护板本体的内侧面的第二粘结辅助层，所述第二粘接辅助层的内部设置有第二粘接层，其中，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线以上的第二粘接层的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线以下的第二粘接层的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的内侧面从上至下的第二粘接层厚度逐渐增大，此处的第二粘结辅助层和第二粘接层无法在图中显示，因此没有提供附图，在石墨护板本体内侧面也设置同样的厚度分布的第二粘接层和第二粘结辅助层之后，就能够进一步保证石墨护板本体的温度分布更为均匀，避免出现温度梯度，从而保证铸锭的生长质量。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种铸锭石墨护板的制作方法，其特征在于，包括：
制作粘接辅助剂，并将耐高温隔热颗粒、稀盐酸和有机粘接剂混合均匀，制作粘接剂；
在石墨护板本体的外侧面刷涂所述粘接辅助剂；
将所述石墨护板本体预热至第一预设温度，将所述粘接剂刷到所述石墨护板本体的外侧面，其中，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线上部的粘接剂的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线下部的粘接剂的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的外侧面从上至下的粘接剂厚度逐渐增大；
固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上；
其中，所述将耐高温隔热颗粒、稀盐酸和有机粘接剂混合均匀，制作粘接剂包括：称取500克至5000克氧化钇颗粒，并与质量为所述氧化钇颗粒质量的1倍至10倍的稀盐酸混合均匀，然后添加50毫升至200毫升所述有机粘接剂，制作所述粘接剂；
所述制作粘接辅助剂包括将质量为100克至1000克的碳化硅颗粒放入质量为所述碳化硅颗粒质量的1倍至5倍的纯水中，并添加20毫升至100毫升有机粘接剂，在常温下混合均匀，制作成所述粘接辅助剂。
2.根据权利要求1所述的铸锭石墨护板的制作方法，其特征在于，在所述制作粘接剂之后，还包括：
在所述石墨护板本体的内侧面刷涂所述粘接辅助剂；
将所述石墨护板本体预热至第一预设温度，将所述粘接剂刷到所述石墨护板本体的内侧面，其中，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线上部的粘接剂的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线下部的粘接剂的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的内侧面从上至下的粘接剂厚度逐渐增大。
3.根据权利要求1所述的铸锭石墨护板的制作方法，其特征在于，
所述将所述石墨护板本体预热至第一预设温度为：
将所述石墨护板本体预热至30℃至50℃。
4.根据权利要求3所述的铸锭石墨护板的制作方法，其特征在于，所述固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上为：
将所述石墨护板本体在50℃至100℃下保存1小时至5小时，固化所述粘接剂于所述石墨护板本体上。
5.一种铸锭石墨护板，其特征在于，包括：
石墨护板本体；
所述石墨护板本体的外侧面设置有第一粘接辅助层；
所述第一粘接辅助层的外部设置有第一粘接层，其中，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线上部的第一粘接层的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的外侧面的水平中线下部的第一粘接层的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体从上至下的第一粘接层厚度逐渐增大；
其中，所述第一粘接层利用第一粘接剂制成，所述第一粘接剂利用称取500克至5000克氧化钇颗粒，并与质量为所述氧化钇颗粒质量的1倍至10倍的稀盐酸混合均匀，然后添加50毫升至200毫升有机粘接剂制作而成；
所述第一粘接辅助层利用第一粘接辅助剂制成，所述第一粘接辅助剂利用将质量为100克至1000克的碳化硅颗粒放入质量为所述碳化硅颗粒质量的1倍至5倍的纯水中，并添加20毫升至100毫升有机粘接剂，在常温下混合均匀制作而成。
6.根据权利要求5所述的铸锭石墨护板，其特征在于，还包括设置于所述石墨护板本体的内侧面的第二粘结辅助层，所述第二粘接辅助层的内部设置有第二粘接层，其中，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线上部的第二粘接层的厚度设置为0.5毫米至1毫米，所述石墨护板本体的内侧面的水平中线下部的第二粘接层的厚度设置为1毫米至5毫米，且所述石墨护板本体的内侧面从上至下的第二粘接层厚度逐渐增大，所述第二粘结辅助层和所述第一粘接辅助层具有同样的制作方式，所述第二粘接层与所述第一粘接层具有同样的制作方式。
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