CN107699947A - 一种适用于g8高效多晶铸锭的热场结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，涉及多晶铸锭领域，包括加热器、保温系统、坩埚及护板系统和定向凝固块，坩埚及护板系统、加热器、定向凝固块均设于保温系统内，加热器环绕坩埚及护板系统设置，定向凝固块设于坩埚及护板系统底部，坩埚及护板系统包括位于侧面的等静压石墨护板，等静压石墨护板上设有导热系数低于0.25w/m·K的保温毡，定向凝固块侧面设有碳毡。该热场结构能够解决G8硅锭晶体生长界面呈微“w”形状的问题，提高晶体质量。
Description
技术领域
本发明涉及多晶铸锭领域，特别是涉及一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构。
背景技术
基于市场对于硅片转换效率越来越高，以及对于硅片成本要求越来越低的需求，G8定向凝固铸锭炉应景而生。目前，国内主流铸锭炉采用五面或六面加热器，铸锭过程中以多晶碎小硅料铺底、籽晶诱导生长方法，在初始晶体生长阶段生成大量晶界来达到消除部分位错，达到抑制缺陷的目的，在硅片制造成本增加不大的基础上硅片光电转换效率得到了显著提升，由原先的17.5%左右大幅提升到了18.6%左右，促进了光伏行业平价发电目标实现的进程；但对于G8炉来说，由于多晶炉内空间限制且铸锭径向尺寸较普遍的G6炉大320mm，且晶锭四周保温效果差于其他位置，导致径向有温差，中心和四周温度稍低，生长界面成微“w”形状，导致边角部晶砖生长过程中以坩埚侧壁为形核点，自发生长出大尺寸斜向晶，不利于高质量晶锭的生长，因此如何保证多晶硅锭生长界面平坦定向竖直向上生长已成为了技术人员所面对的一大难题。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，解决G8硅锭晶体生长界面呈微“w”形状的问题，提高晶体质量。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，包括加热器、保温系统、坩埚及护板系统和定向凝固块，坩埚及护板系统、加热器、定向凝固块均设于保温系统内，加热器环绕坩埚及护板系统设置，定向凝固块设于坩埚及护板系统底部，坩埚及护板系统包括位于侧面的等静压石墨护板，等静压石墨护板上设有导热系数低于0.25w/m·K的保温毡，定向凝固块侧面设有碳毡。
技术效果：本发明设计保温毡＋碳毡的组合，在化料阶段可阻挡加热器对等静压石墨护板侧下部的烘烤，在化料结束时，整体籽晶保留厚度一致，保证了多晶诱导生长方法的实施，平整度较好，也有利于初始长晶品质；保温毡＋碳毡＋保温系统的底保温板的组合，可解决G8硅锭晶体生长界面呈微“w”形状的问题，提高晶体质量。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，保温毡的长度大于等静压石墨护板的长度，其宽度可延伸至等静压石墨护板下方。
前所述的一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，碳毡的两端位于边角两个晶砖位置处设有碳毡加长块，碳毡和碳毡加长块整体长度与保温毡长度一致。
前所述的一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，定向凝固块与碳毡之间设有用于固定两者的碳碳螺杆螺母。
前所述的一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，定向凝固块底部设有碳碳复合材料板。
前所述的一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，碳碳复合材料板中垫有导热系数低于0.1w/m·K的软毡。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的保温毡导热率较低，可阻挡热辐射，保证籽晶的完整度；
（2）本发明的碳毡加长块可根据硅锭生长情况使用，匹配保温毡，以减小此处散热通道，补偿此处内长界面；
（3）本发明的碳碳复合材料板和低导热系数的软毡有利于减少散热，补偿其微凸界面。
附图说明
图1为本实施例的热场结构示意图；
图2为定向凝固块底部的碳碳复合材料板示意图；
其中：1、加热器；2、保温系统；3、坩埚及护板系统；301、等静压石墨护板；4、定向凝固块；5、保温毡；6、碳毡；7、碳毡加长块；8、碳碳复合材料板。
具体实施方式
本实施例提供的一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，结构如图1-2所示。
该热场结构包括加热器1、保温系统2、坩埚及护板系统3和定向凝固块4。坩埚及护板系统3、加热器1、定向凝固块4均设于保温系统2内，加热器1环绕坩埚及护板系统3设置，定向凝固块4设于坩埚及护板系统3底部。坩埚及护板系统3包括位于侧面的等静压石墨护板301，等静压石墨护板301上设有导热系数低于0.25w/m·K的保温毡5，保温毡5的长度大于等静压石墨护板301的长度，其宽度可延伸至等静压石墨护板301下方。
定向凝固块4侧面设有通过碳碳螺杆螺母固定的碳毡6，碳毡6的两端位于边角两个晶砖位置处设有碳毡加长块7，碳毡6和碳毡加长块7整体长度与保温毡5长度一致。定向凝固块4底部设有碳碳复合材料板8。碳碳复合材料板8中垫有导热系数低于0.1w/m·K的软毡。
主流定向凝固铸锭炉采用五面或六面加热系统，多晶硅原料在化料阶段是自上而下，从边向内化料的过程，而籽晶诱导生成细小晶粒的高效铸锭方法需要保证坩埚底及护板系统底部铺满的2cm厚碎多晶在化料过程中不化，而G8优化后的热场结构在等静压石墨护板301外固定了导热率低的硬毡或软毡制作的保温毡5，阻挡了热辐射，保证了籽晶的完整度。保温毡5的尺寸可根据晶体生长情况延伸至等静压石墨护板301下方。
主流定向凝固铸锭炉采用提拉隔热笼提供散热通道的方法实现定向凝固，但边角保温性能不足以及此热场结构的特点导致边角部散失热量较多，晶体在生长过程中边角部温度会稍微低于其他位置的温度，导致边角部晶砖生长过程中以坩埚及护板系统3的侧壁为形核点，自发生长出大尺寸斜向晶，品质不高。在定向凝固块4侧面用碳碳螺杆螺母固定碳毡6，可根据硅锭生长情况，在边角两个晶砖位置处设置碳毡6加长块，以匹配保温毡5，减小此处散热通道，补偿此处内长界面。
由于G8径向尺寸过大，离加热器1最远，温度会稍低，晶体中心部分生长界面会微凸一些。在定向凝固块4底部固定碳碳复合材料板8，可根据硅锭生长情况在其中垫低导热系数软毡，减少散热，补偿其微凸界面。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，其特征在于：包括加热器（1）、保温系统（2）、坩埚及护板系统（3）和定向凝固块（4），所述坩埚及护板系统（3）、加热器（1）、定向凝固块（4）均设于所述保温系统（2）内，所述加热器（1）环绕所述坩埚及护板系统（3）设置，所述定向凝固块（4）设于所述坩埚及护板系统（3）底部，所述坩埚及护板系统（3）包括位于侧面的等静压石墨护板（301），所述等静压石墨护板（301）上设有导热系数低于0.25w/m·K的保温毡（5），所述定向凝固块（4）侧面设有碳毡（6）。
2.根据权利要求1所述的一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，其特征在于：所述保温毡（5）的长度大于所述等静压石墨护板（301）的长度，其宽度可延伸至所述等静压石墨护板（301）下方。
3.根据权利要求1所述的一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，其特征在于：所述碳毡（6）的两端位于边角两个晶砖位置处设有碳毡加长块（7），所述碳毡（6）和碳毡加长块（7）整体长度与所述保温毡（5）长度一致。
4.根据权利要求1所述的一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，其特征在于：所述定向凝固块（4）与所述碳毡（6）之间设有用于固定两者的碳碳螺杆螺母。
5.根据权利要求1所述的一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，其特征在于：所述定向凝固块（4）底部设有碳碳复合材料板（8）。
6.根据权利要求5所述的一种适用于G8高效多晶铸锭的热场结构，其特征在于：所述碳碳复合材料板（8）中垫有导热系数低于0.1w/m·K的软毡。
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