CN108468087A - 一种铸造准单晶硅锭的炉体热场 - Google Patents

Abstract

一种铸造准单晶硅锭的炉体热场，包括炉体，所述炉体内设有隔热笼体，隔热笼体包括经4块测角保温板连接成口字型的4块外侧保温板，每块外侧保温板的内侧均设有高效保温软毡，高效保温软毡的内侧设有内侧保温板，所述隔热笼体内侧由上至下依次设有上保温顶板、石英坩埚和下保温底板，所述石英坩埚外侧设有坩埚护板，坩埚护板的上端连接有进气管，坩埚护板外侧设有侧加热器，侧加热器的上端连接吊臂加热板，吊臂加热板的上端连接有石墨电极，所述坩埚护板下端设有坩埚底板，坩埚底板下端四周设有隔热保温条，隔热保温条内侧设有热交换平台，所述热交换平台经石墨立柱固定。该热场具有较好的保温性，起到节能降耗和提高晶体质量目的。

Description

一种铸造准单晶硅锭的炉体热场

技术领域

本发明涉及一种铸造准单晶硅锭的炉体热场。

背景技术

因太阳能是人类取之不尽用之不歇的可再生能源，也是清洁能源，它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。所以近年来光伏发电在能源占比越来越高，晶硅太阳能光伏发电是目前发展最快，最具开发研究潜力的利用领域。

而晶硅电池材料制造工艺中，以多晶硅片为基体材料的电池片，因为存在大量晶界和位错，导致光电转换效率偏低，单晶硅片因较小的晶界和位错，光电转换效率相对较高，但是产量与多晶铸锭相比相对较低，所以铸锭准单晶硅片成为一种趋势。

目前铸造准单晶受热场等因素影响，容易出现底部籽晶熔化引晶不足，单晶率较低，另外硅锭边缘热量流失较大产生多晶吞噬单晶晶体现象。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种铸造准单晶硅锭的炉体热场，解决了现有铸造准单晶受热场等因素影响，容易出现底部籽晶熔化引晶不足，单晶率较低，另外硅锭边缘热量流失较大，产生多晶吞噬单晶晶体的现象问题。

为实现上述目的而采取的技术方案是，一种铸造准单晶硅锭的炉体热场，包括炉体，所述炉体内设有隔热笼体，隔热笼体包括经4块测角保温板连接成口字型的4块外侧保温板，每块外侧保温板的内侧均设有高效保温软毡，高效保温软毡的内侧设有内侧保温板，所述隔热笼体内侧由上至下依次设有上保温顶板、石英坩埚和下保温底板，所述石英坩埚外侧设有坩埚护板，坩埚护板的上端连接有进气管，坩埚护板外侧设有侧加热器，侧加热器的上端连接吊臂加热板，吊臂加热板的上端连接有石墨电极，所述坩埚护板下端设有坩埚底板，坩埚底板下端四周设有隔热保温条，隔热保温条内侧设有热交换平台，所述热交换平台经石墨立柱固定。

有益效果

与现有技术相比本发明具有以下优点。

本发明的优点是，能够保护铺设与坩埚底部的籽晶晶种，并且抑制坩埚侧面形核长出多晶，降低位错增殖，能有效提高硅锭单晶率，降低晶体位错，提高光电转换效率。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步详述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的热交换平台结构俯视图；

图4为本发明的热交换平台结构正视图。

具体实施方式

一种铸造准单晶硅锭的炉体热场，包括炉体1，如图1-图4所示，所述炉体1内设有隔热笼体2，隔热笼体2包括经4块测角保温板3连接成口字型的4块外侧保温板5，每块外侧保温板5的内侧均设有高效保温软毡6，高效保温软毡6的内侧设有内侧保温板4，所述隔热笼体2内侧由上至下依次设有上保温顶板19、石英坩埚8和下保温底板18，所述石英坩埚8外侧设有坩埚护板7，坩埚护板7的上端连接有进气管9，坩埚护板7外侧设有侧加热器10，侧加热器10的上端连接吊臂加热板12，吊臂加热板12的上端连接有石墨电极20，所述坩埚护板7下端设有坩埚底板14，坩埚底板14下端四周设有隔热保温条15，隔热保温条15内侧设有热交换平台16，所述热交换平台16经石墨立柱21固定。

所述坩埚护板7外侧四周设有4个侧加热器10，相邻的两个侧加热器10经转角加热器11相连接。

所述隔热笼体2内侧下端四周还设有隔热挡火条17。

所述热交换平台16为凸字型结构，隔热保温条15对热交换平台16进行半包围包覆，隔热保温条15的上端面与热交换平台16的上端面对齐，包覆面包括热交换平台16的上下端面的边缘以及四个侧面。

本发明所述的铸造准单晶硅锭的炉体热场，包括在多晶铸锭炉炉体内设计新型的隔热笼体，隔热笼体内侧上部带有顶部保温板，下部通过石墨立柱支撑有底部保温板和热交换平台，隔热笼四周安装有固化碳毡保温板，隔热笼体内还装有石墨加热器部件（如图1和图2）。

本发明包括对隔热笼体内空尺寸优化设计，使得隔热笼内保温板、加热器等部件安装后更符合热场内气体流动和高温状态下热对流，更符合准单晶晶体生长特性，更好地匹配晶体的诱导形核技术，达到提高单晶收益，降低晶体内部缺陷的目的。

本发明包括对侧保温板优化设计，优化后的侧保温板厚度增加，而且在硬毡板中间增加高效软毡材料，可以使热场隔热保温性显著增加，一方面有节能降耗作用，另一方面使得硅锭垂直温度梯度增加，有助于晶体垂直向上生长。

本发明包括对热场内加热器部件的设计，包括对四侧加热器、转角加热器和吊臂加热器的独特设计，其中加热器高度范围为300-350mm，通过转角加热器连接，用吊臂加热板悬挂安装后加热器辐射面下端接近晶锭底部位置，增加准单晶晶锭底部热量预防侧向长晶（如图2）。

本发明包括在侧部保温板装置内，在内下侧设计安装高度90-130mm隔热挡火条，当晶体处于初始长晶阶段，隔热笼打开到80mm时隔热挡火条与DS块侧包条处于相同水平位置，最大限度限制了热量从侧面流失，造成晶体从坩埚面引晶。

本发明为了适应准单晶硅锭铸造，保证底部籽晶不被熔化并充分引晶，对热交换平台周边采用隔热条进行半包围包覆，包覆面包括热交换平台边缘的上部、侧部和底部。

在炉体1内，设计适合准单晶铸锭的专用隔热笼体2，隔热笼体2主要悬挂热场保温材料，设计完成后的隔热钢笼横向内空尺寸范围为1400-1500mm，对角内空尺寸范围为1760-1790mm。

在隔热笼体2顶部安装上保温顶板19，四周安装侧保温板内侧保温板4、外侧保温板5、高效保温软毡6构成保温隔热装置，为了保证热场有较好的保温性，起到节能降耗和提高晶体质量目的，热场侧保温板厚度范围设计为90-110mm，保温板为3层通过压缝拼装，其中高效保温软毡6采用的是高效保温软毡材料。下部通过石墨立柱21支撑下保温底板18和热交换平台16。

在热场内部设置有加热器10、转角加热器11和吊臂加热板12，其中加热器高度范围为300-350mm，通过转角加热器连接，用吊臂加热板悬挂安装后加热器辐射面下端到达晶锭底部50-80mm位置，增加准单晶晶锭底部热量预防侧向长晶。

如图3所示，为了适应准单晶硅锭铸造，保证底部籽晶不被熔化并充分引晶，对热交换平台16周边采用隔热保温条15进行半包围包覆，包覆面包括热交换平台边缘的上部、侧部和底部。

Claims (4)

1.一种铸造准单晶硅锭的炉体热场，包括炉体（1），其特征在于，所述炉体（1）内设有隔热笼体（2），隔热笼体（2）包括经4块测角保温板（3）连接成口字型的4块外侧保温板（5），每块外侧保温板（5）的内侧均设有高效保温软毡（6），高效保温软毡（6）的内侧设有内侧保温板（4），所述隔热笼体（2）内侧由上至下依次设有上保温顶板（19）、石英坩埚（8）和下保温底板（18），所述石英坩埚（8）外侧设有坩埚护板（7），坩埚护板（7）的上端连接有进气管（9），坩埚护板（7）外侧设有侧加热器（10），侧加热器（10）的上端连接吊臂加热板（12），吊臂加热板（12）的上端连接有石墨电极（20），所述坩埚护板（7）下端设有坩埚底板（14），坩埚底板（14）下端四周设有隔热保温条（15），隔热保温条（15）内侧设有热交换平台（16），所述热交换平台（16）经石墨立柱（21）固定。

2.根据权利要求1所述的一种铸造准单晶硅锭的炉体热场，其特征在于，所述坩埚护板（7）外侧四周设有4个侧加热器（10），相邻的两个侧加热器（10）经转角加热器（11）相连接。

3.根据权利要求1所述的一种铸造准单晶硅锭的炉体热场，其特征在于，所述隔热笼体（2）内侧下端四周还设有隔热挡火条（17）。

4.根据权利要求1所述的一种铸造准单晶硅锭的炉体热场，其特征在于，所述热交换平台（16）为凸字型结构，隔热保温条（15）对热交换平台（16）进行半包围包覆，隔热保温条（15）的上端面与热交换平台（16）的上端面对齐，包覆面包括热交换平台（16）的上下端面的边缘以及四个侧面。