CN109208067A - 一种准单晶铸锭加热热场结构 - Google Patents

一种准单晶铸锭加热热场结构 Download PDF

Info

Publication number
CN109208067A
CN109208067A CN201710542350.4A CN201710542350A CN109208067A CN 109208067 A CN109208067 A CN 109208067A CN 201710542350 A CN201710542350 A CN 201710542350A CN 109208067 A CN109208067 A CN 109208067A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heater
crucible
power supply
insulation quilt
block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710542350.4A
Other languages
English (en)
Inventor
郭宽新
宋江
边志坚
张斌
李红波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SIYANG RUITAI PHOTOVOLTAIC MATERIALS CO Ltd
Altusvia Energy Taicang Co Ltd
Original Assignee
SIYANG RUITAI PHOTOVOLTAIC MATERIALS CO Ltd
Altusvia Energy Taicang Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SIYANG RUITAI PHOTOVOLTAIC MATERIALS CO Ltd, Altusvia Energy Taicang Co Ltd filed Critical SIYANG RUITAI PHOTOVOLTAIC MATERIALS CO Ltd
Priority to CN201710542350.4A priority Critical patent/CN109208067A/zh
Publication of CN109208067A publication Critical patent/CN109208067A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B28/00Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B28/04Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids
    • C30B28/06Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by normal freezing or freezing under temperature gradient
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种准单晶铸锭加热热场结构,包括炉体,炉体内设置有隔热笼,隔热笼内部设置有坩埚,坩埚的顶部和底部分别设置有顶部加热器和底部加热器,顶部加热器连接有顶部加热电源,底部加热器连接有底部加热电源,顶部加热电源和底部加热电源为单独控制。坩埚的侧部设置有侧部加热器,侧部加热器为分段式结构,每一段加热器分别连接有分段加热电源,多个分段加热电源为单独控制;该准单晶铸锭加热热场结构,能够实现热场温度梯度分布,变化更均匀、平缓,以明显降低晶体内部的应力,抑制缺陷的产生和繁殖;同时构造微凸的长晶界面,以促进单晶晶粒的优势生长,增大单晶面积。

Description

一种准单晶铸锭加热热场结构
技术领域
本发明涉及光伏太阳能电池生产技术领域,尤其涉及一种准单晶铸锭加热热场结构。
背景技术
在化石能源逐渐枯竭,环境日益恶化的今天,太阳能发电成为人类未来替代能源的希望。晶体硅太阳电池凭借其高效率和高稳定性,成为最有优势的一种太阳能发电装置,其中多晶硅电池以较高的性价比,在当前市场上占据60%以上的份额。随着平价上网的趋势要求,以高效率为优势的单晶硅电池的成本不断下降,多晶硅铸锭面临强大的降本提效压力。
目前多晶硅铸锭的主流技术是小晶粒高效多晶硅铸锭,满足了前几年的市场需求,但该方向的效率提升似乎已近瓶颈,无法满足未来市场。然而,曾经一度被寄予厚望的准单晶(也即类单晶)铸锭,因为难以解决晶体缺陷控制问题而被搁浅。
因此,如何解决准单晶铸锭的缺陷,以加强对准单晶的应用,是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种准单晶铸锭加热热场结构,能够实现热场温度梯度分布,变化更均匀、平缓,以明显降低晶体内部的应力,抑制缺陷的产生和繁殖;同时构造微凸的长晶界面,以促进单晶晶粒的优势生长,增大单晶面积。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种准单晶铸锭加热热场结构,包括炉体,所述炉体内设置有隔热笼,所述隔热笼内部设置有坩埚,所述坩埚用于盛放籽晶,所述坩埚的顶部和底部分别设置有顶部加热器和底部加热器,所述顶部加热器连接有顶部加热电源,所述底部加热器连接有底部加热电源,所述顶部加热电源和所述底部加热电源为单独控制。
作为优选,所述坩埚的侧部设置有侧部加热器,所述侧部加热器为分段式结构,每一段加热器分别连接有分段加热电源,多个所述分段加热电源为单独控制;
所述侧部加热器分为2~5段;
当所述坩埚内长晶高度逐渐上升至其中一段加热段对应高度时,该高度位置的分段加热电源停止对该段加热器加热。
作为优选,所述侧部加热器包括由上至下间隔设置的第一加热段、第二加热段和第三加热段,所述第一加热段连接有第一加热电源,所述第二加热段连接有第二加热电源,所述第三加热段连接有第三加热电源,所述第一加热电源、所述第二加热电源及所述第三加热电源为单独控制。
作为优选,所述顶部加热器包括设于所述坩埚顶面开口上方的顶面加热器,所述顶面加热器连接有顶面加热电源;及设于所述坩埚顶面周围上方的顶角加热器,所述顶角加热器连接有顶角加热电源;
所述顶面加热电源和所述顶角加热电源为单独控制。
作为优选,所述隔热笼包括位于侧部的侧部保温毡及位于顶部的顶部保温毡,所述侧部保温毡及所述顶部保温毡共同围成底部开口的倒开口结构,所述倒开口结构的底部开口处设置有能够水平打开或闭合的热门,所述热门连接有拉伸装置。
作为优选,所述侧部保温毡分别与所述顶部加热器、所述底部加热器之间的距离为0~10mm。
作为优选,所述炉体内还设置有若干支撑柱,所述支撑柱的顶部能够从所述隔热笼的底部伸入所述隔热笼内部,且所述支撑柱的顶部连接有DS块,所述坩埚设置于所述DS块上,所述底部加热器设置于所述DS块下方。
作为优选,所述炉体内还设置有位于所述隔热笼下方的冷却板及设置于所述冷却板底部的升降装置,所述升降装置能够驱动所述冷却板上下移动;
所述冷却板的上下移动范围为0~H,其中,H为所述热门到所述炉体的底部的距离;
所述冷却板为水冷铜板;
所述冷却板为方形或圆形,面积为(0.2~0.5)*SDS,其中,SDS表示所述DS块的底面积。
作为优选,所述DS块的顶部设置有坩埚侧护板,所述坩埚侧护板设置于所述坩埚外侧,且所述坩埚侧护板紧贴所述侧部保温毡设置,所述侧部保温毡高出所述坩埚侧护板0~150mm;
所述DS块的侧周设置有DS块保温毡,所述DS块保温毡紧挨所述侧部保温毡;
所述DS块的周围设置有台阶,所述DS块保温毡设置于所述台阶上,所述DS块保温毡的宽度为50~300mm,高度为10~100mm。
作为优选,所述DS块的顶部设置有坩埚侧护板,所述坩埚侧护板设置于所述坩埚外侧,所述侧部加热器置于所述坩埚侧护板与所述侧部保温毡之间,且所述侧部加热器分别与所述坩埚侧护板、所述侧部保温毡间隔设置;
所述DS块的底部周围设置有DS块保温毡,所述DS块保温毡与所述侧部保温毡的距离为0~20mm;
所述DS块保温毡的宽度为50~300mm,厚度为20~80mm;
所述侧部保温毡的内底侧设置有窄条保温毡,所述DS块保温毡接触并高于所述窄条保温毡0~200mm。
本发明的有益效果为:
本发明的准单晶铸锭加热热场结构,包括炉体,炉体内设置有隔热笼,隔热笼内部设置有坩埚,坩埚的顶部和底部分别设置有顶部加热器和底部加热器,顶部加热器连接有顶部加热电源,底部加热器连接有底部加热电源,顶部加热电源和底部加热电源为单独控制;使用该热场结构铸造准单晶,在铸锭的良品率和单产与现有技术相当的情况下,整体在铸锭阶段能耗降低20%~30%,位错显著低于传统炉台,铸锭电池效率绝对值提升0.5%以上;使用本发明的铸锭,操作简单,产品性能稳定,易于大量快速推广。
该准单晶铸锭加热热场结构,能够实现热场温度梯度分布,变化更均匀、平缓,以明显降低晶体内部的应力,抑制缺陷的产生和繁殖;同时构造微凸的长晶界面,以促进单晶晶粒的优势生长,增大单晶面积。
附图说明
图1是本发明具体实施方式1提供的准单晶铸锭加热热场结构的结构示意图;
图2是图1中的准单晶铸锭加热热场结构的热门在闭合时的结构示意图;
图3是图1中的准单晶铸锭加热热场结构的热门在打开时的结构示意图;
图4是本发明具体实施方式2提供的准单晶铸锭加热热场结构的结构示意图。
图中:1-升降装置;2-支撑柱;3-冷却板;4-热门;5-拉伸装置;6-底部加热器;7-DS块;8-顶部加热器;9-侧部保温毡;10-顶部保温毡;11-侧部加热器;
100-坩埚;200-籽晶;
81-顶面加热器;82-顶角加热器;
111-第一加热段;112-第二加热段;113-第三加热段。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
如图1所示,本发明提供的一种准单晶铸锭加热热场结构,包括炉体,所述炉体内设置有隔热笼,所述隔热笼内部设置有坩埚100,所述坩埚100用于盛放籽晶200。所述隔热笼包括位于侧部的侧部保温毡9及位于顶部的顶部保温毡10,所述侧部保温毡9及所述顶部保温毡10共同围成底部开口的倒开口结构,所述倒开口结构的底部开口处设置有能够水平打开或闭合的热门4。所述热门4连接有拉伸装置5。所述热门4包括至少一个可水平移动的门扇,该门扇连接有拉伸装置5。在本实施例中,如图2、3所示,所述热门4包括两个相对设置的所述门扇,每个所述门扇均连接有所述拉伸装置5,两个所述拉伸装置5的拉伸方向相反。通过拉伸装置的拉伸作用,可以在熔化阶段闭合保温,在长晶阶段打开以散热。
在本实施例中,所述炉体内还设置有若干支撑柱2,所述支撑柱2的顶部能够从所述隔热笼的底部伸入所述隔热笼内部,且所述支撑柱2的顶部连接有DS块7。所述坩埚100设置于所述DS块7上。其中,DS是指定向凝固directional solidification)。
在本实施例中,所述炉体内还设置有位于所述隔热笼下方的冷却板3及设置于所述冷却板3底部的升降装置1,所述升降装置1能够驱动所述冷却板3上下移动。所述冷却板3的上下移动范围为0~H,其中,H为所述热门4到所述炉体的底部的距离。所述冷却板3为水冷铜板。所述冷却板3为方形或圆形,面积为(0.2~0.5)*SDS,其中,SDS表示所述DS块7的底面积。例如冷却板3的面积可以为0.2SDS,0.3SDS,0.4SDS,0.5SDS,在本实施例中,冷却板3的面积为0.4SDS。冷却板用于控制散热,上述冷却板随长晶高度的逐步上升而逐步上升。
特别的,所述坩埚100的顶部和底部分别设置有顶部加热器8和底部加热器6,所述顶部加热器8连接有顶部加热电源,所述底部加热器6连接有底部加热电源,所述顶部加热电源和所述底部加热电源为单独控制。所述底部加热器6设置于所述DS块7下方。顶部加热器和底部加热器单独控制加热或停止加热,从而控制更灵活。
作为优选,所述侧部保温毡9分别与所述顶部加热器8、所述底部加热器6之间的距离为0~10mm。例如该距离为0、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm。在本实施例中,距离为1mm。
作为优选,所述DS块7的顶部设置有坩埚侧护板,所述坩埚侧护板设置于所述坩埚100外侧,且所述坩埚侧护板紧贴所述侧部保温毡9设置,所述侧部保温毡9高出所述坩埚侧护板0~150mm。例如高出距离为0、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm。在本实施例中,高出的距离为60mm。
所述DS块7的侧周设置有DS块保温毡,所述DS块保温毡紧挨所述侧部保温毡9。进一步地,所述DS块7的周围设置有台阶,所述DS块保温毡设置于所述台阶上,所述DS块保温毡的宽度为50~300mm,高度为10~100mm。
例如宽度为50mm、65mm、80mm、95mm、100mm、110mm、150mm、160mm、180mm、200mm、210mm、230mm、250mm、270mm、290mm、300mm,优选为150mm。
例如高度为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm,优选为70mm。
该准单晶铸锭加热热场结构,不包括侧部加热器,仅包括顶部加热器和底部加热器,且顶部加热电源和底部加热电源通过双电源实现分别独立控制。
上述热场结构的隔热笼侧部是侧部保温毡9,侧部保温毡9与顶部加热器8、底部加热器6的侧部邻近,且该侧部保温毡9为由外向内依次叠放的多层结构,顶部保温毡10为由上至下依次叠放的多层结构。
上述热场结构的坩埚100外侧的坩埚侧护板与侧部保温毡紧密贴合,坩埚侧护板上方覆盖C-C(或CFC)盖板,其中,C-C指代碳碳复合材料(carbon-carbon compositematerial),CFC指代单向增强的碳碳复合材料。该坩埚侧护板为石墨材质护板。因而可以做到侧面不散热。
上述热场结构的DS块7呈上小下大的凸形,DS块7与坩埚100的底板相夹的台阶空间填充DS块保温毡,DS块保温毡与侧保温毡贴合。
上述热场结构的热门为隔热笼的底部保温板,其通过拉伸装置可以开闭,控制散热。
上述热场结构的下方设置可升降的冷却板,控制散热,随长晶高度的逐步上升,冷却铜板逐步上升。
举例1
1、G6热场尺寸,850KG投料铸锭;(G6指代一种类型的多晶硅铸锭热场,所铸造的多晶硅锭可以可加工成36块标准多晶小方锭);
2、热场顶、底加热器与侧保温毡距离20mm;
3、热场侧部保温毡与坩埚侧护板完全贴合,等高;
4、热场DS块的台阶处的DS块保温毡的厚度40mm,宽度200mm;
5、加热阶段热门关闭,冷却板位于最低;长晶阶段热门打开,冷却板逐步上升;
传统G6热场中,侧部保温毡与坩埚侧护板之间有较大空隙,空隙为10~20cm,且侧部保温毡远离顶、底加热器;传统结构的冷却板不可升降,位置固定;传统结构的DS块是长方体,没有坩埚的底板与DS块相夹的台阶空间,也没有DS保温毡。
传统G6热场小晶粒高效铸锭和本发明热场准单晶铸锭,对比结果如表一:
表一举例1与传统铸锭对比
由此可见,在相同投料种类和重量条件下,本方案与传统G6热场铸造小晶粒高效多晶相比,在良率基本保持不变的情况下,电池效率大幅提升,能耗大幅下降;比传统小晶粒高效铸锭电池效率明显提升0.5%,能耗降低27%。
举例2
1、G6热场尺寸,850KG投料铸锭;
2、热场顶、底加热器与侧部保温毡距离20mm;
3、热场侧部保温毡与坩埚侧护板完全贴合,等高;
4、热场DS块的台阶处的DS保温毡厚度40mm,宽度200mm;
5、加热阶段热门关闭,冷却板位于最低;长晶阶段热门打开,冷却板逐步上升。
传统G6热场小晶粒高效铸锭和本发明热场准单晶铸锭,对比结果如表二:
表二举例2与传统铸锭对比
由此可见,在相同投料种类和重量条件下,本方案与传统准单晶铸锭相比,良率、电池效率均有大幅提升,能耗大幅下降;比传统准单晶铸锭电池效率明显提升0.5%,能耗降低32.6%。
实施例二
如图4所示,其不同于实施例一之处在于,所述坩埚100的侧部设置有侧部加热器11,所述侧部加热器11为分段式结构,每一段加热器分别连接有分段加热电源,多个所述分段加热电源为单独控制。当所述坩埚100内长晶高度逐渐上升至其中一段加热段对应高度时,该高度位置的分段加热电源停止对该段加热器加热。
优选的,所述侧部加热器11分为2~5段;进一步优选的,所述侧部加热器11包括由上至下间隔设置的第一加热段111、第二加热段112和第三加热段113,所述第一加热段111连接有第一加热电源,所述第二加热段112连接有第二加热电源,所述第三加热段113连接有第三加热电源,所述第一加热电源、所述第二加热电源及所述第三加热电源为单独控制。
在本实施例中,所述顶部加热器8包括设于所述坩埚100顶面开口上方的顶面加热器81,所述顶面加热器81连接有顶面加热电源;及设于所述坩埚100顶面周围上方的顶角加热器82,所述顶角加热器82连接有顶角加热电源;所述顶面加热电源和所述顶角加热电源为单独控制。
在本实施例中,所述DS块7的顶部设置有坩埚侧护板,所述坩埚侧护板设置于所述坩埚100外侧,所述侧部加热器11置于所述坩埚侧护板与所述侧部保温毡9之间,且所述侧部加热器11分别与所述坩埚侧护板、所述侧部保温毡9间隔设置。
在本实施例中,所述DS块7的底部周围设置有DS块保温毡,所述DS块保温毡与所述侧部保温毡9的距离为0~20mm。例如该距离可以为0、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm,优选为11mm。
所述DS块保温毡的宽度为50~300mm,厚度为20~80mm;例如该宽度可以为20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm,优选为45mm。
所述侧部保温毡9的内底侧设置有窄条保温毡,所述DS块保温毡接触并高于所述窄条保温毡0~200mm。该高出的距离可以为0、15mm、30mm、40mm、55mm、70mm、80mm、100mm、120mm、130mm、145mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm,优选为120mm。
该准单晶铸锭加热热场结构,不仅包括顶部加热器和底部加热器,还包括侧部加热器,其中,顶部加热电源和底部加热电源通过双电源实现分别独立控制。侧部加热器为分段式,每一段加热器分别设置有分段加热电源,每个分段加热电源均为分段单独控制,随长晶高度的逐步上升,与界面相对位置的分段加热器停止发热。
上述热场结构的DS块的底周设置的DS保温毡与侧部加热器的正下方的窄条保温毡邻接,窄条保温毡低于DS保温毡。
上述热场结构的热门为隔热笼的底部保温板,其通过拉伸装置可以开闭,控制散热。其在加热熔化阶段关闭,长晶阶段打开。
上述热场结构的下方设置可升降的冷却板,控制散热,随长晶高度的逐步上升,冷却铜板逐步上升。
举例3
1、G6热场尺寸,850KG投料铸锭;
2、热场结构的侧部加热器分2段,且每段单独控制;
3、DS块的底周的DS块保温毡与窄条保温毡在左右方向相距5mm,上下重合5mm;
4、加热阶段热门关闭,冷却板位于最低处;长晶阶段热门打开,随长晶高度上升,侧部的分段加热器从下向上依次关闭,底部冷却板逐步升高。
传统热场中,采用顶、底加热,未设置侧部加热器,侧部是空腔,侧部保温毡与坩埚侧护板距离10~20cm;传统结构的冷却板不可升降,位置固定;传统结构的DS块下方无DS块保温毡,也无侧部加热器下方的窄条保温毡。
传统G6热场小晶粒高效铸锭和本发明热场准单晶铸锭,对比结果如表三:
表三举例3与传统铸锭对比
由此可见,在相同投料种类和重量条件下,本方案与传统G6热场铸造小晶粒高效多晶相比,其在良率基本保持不变的情况下,电池效率大幅提升,能耗大幅下降;比传统小晶粒高效铸锭电池效率明显提升0.5%,能耗降低27%。
举例4
1、G6热场尺寸,850KG投料铸锭;
2、热场侧加热器分三段;
3、DS块底周的DS块保温毡与窄条保温毡在条,左右相距距离5mm,上下重合5mm,如图一;
4、加热阶段热门关闭,冷却板位于最低处;长晶阶段热门打开,随长晶高度上升,侧部的分段加热器从下向上依次关闭,底部冷却板逐步升高。
传统热场中,采用顶、底加热,未设置侧部加热器,侧部是空腔,侧部保温毡与坩埚侧护板距离10~20cm;传统结构的冷却板不可升降,位置固定;传统结构的DS块下方无DS块保温毡,也无侧部加热器下方的窄条保温毡。
传统G6热场小晶粒高效铸锭和本发明热场准单晶铸锭,对比结果如表四:
表四举例4与传统铸锭对比
由此可见,在相同投料种类和重量条件下,本方案与传统G6热场铸造小晶粒高效多晶相比,其在良率基本保持不变的情况下,电池效率大幅提升,能耗大幅下降;比传统小晶粒高效铸锭电池效率明显提升0.5%,能耗降低27%。
综上所述,本发明的准单晶铸锭加热热场结构,能够实现热场温度梯度分布,变化更均匀、平缓,明显降低晶体内部的应力,抑制缺陷的产生和繁殖。同时构造微凸的长晶界面,以促进单晶晶粒的优势生长,增大单晶面积。
本发明与现有小晶粒高效技术相比具有以下优点:
使用本发明的热场结构铸造准单晶,整体在铸锭阶段能耗降低20%~30%;
使用本发明的热场结构铸造准单晶,位错显著低于传统炉台,铸锭电池效率绝对值提升0.5%以上;
使用本发明的热场结构铸造准单晶,铸锭的良品率和单产与现有技术相当;
使用本发明铸锭,操作简单,产品性能稳定,易于大量快速推广。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种准单晶铸锭加热热场结构,包括炉体,其特征在于,所述炉体内设置有隔热笼,所述隔热笼内部设置有坩埚,所述坩埚用于盛放籽晶,所述坩埚的顶部和底部分别设置有顶部加热器和底部加热器,所述顶部加热器连接有顶部加热电源,所述底部加热器连接有底部加热电源,所述顶部加热电源和所述底部加热电源为单独控制。
2.根据权利要求1所述的准单晶铸锭加热热场结构,其特征在于,所述坩埚的侧部设置有侧部加热器,所述侧部加热器为分段式结构,每一段加热器分别连接有分段加热电源,多个所述分段加热电源为单独控制;
所述侧部加热器分为2~5段;
当所述坩埚内长晶高度逐渐上升至其中一段加热段对应高度时,该高度位置的分段加热电源停止对该段加热器加热。
3.根据权利要求2所述的准单晶铸锭加热热场结构,其特征在于,所述侧部加热器包括由上至下间隔设置的第一加热段、第二加热段和第三加热段,所述第一加热段连接有第一加热电源,所述第二加热段连接有第二加热电源,所述第三加热段连接有第三加热电源,所述第一加热电源、所述第二加热电源及所述第三加热电源为单独控制。
4.根据权利要求2所述的准单晶铸锭加热热场结构,其特征在于,所述顶部加热器包括设于所述坩埚顶面开口上方的顶面加热器,所述顶面加热器连接有顶面加热电源;及设于所述坩埚顶面周围上方的顶角加热器,所述顶角加热器连接有顶角加热电源;
所述顶面加热电源和所述顶角加热电源为单独控制。
5.根据权利要求1~4任一项所述的准单晶铸锭加热热场结构,其特征在于,所述隔热笼包括位于侧部的侧部保温毡及位于顶部的顶部保温毡,所述侧部保温毡及所述顶部保温毡共同围成底部开口的倒开口结构,所述倒开口结构的底部开口处设置有能够水平打开或闭合的热门,所述热门连接有拉伸装置。
6.根据权利要求5所述的准单晶铸锭加热热场结构,其特征在于,所述侧部保温毡分别与所述顶部加热器、所述底部加热器之间的距离为0~10mm。
7.根据权利要求5所述的准单晶铸锭加热热场结构,其特征在于,所述炉体内还设置有若干支撑柱,所述支撑柱的顶部能够从所述隔热笼的底部伸入所述隔热笼内部,且所述支撑柱的顶部连接有DS块,所述坩埚设置于所述DS块上,所述底部加热器设置于所述DS块下方。
8.根据权利要求7所述的准单晶铸锭加热热场结构,其特征在于,所述炉体内还设置有位于所述隔热笼下方的冷却板及设置于所述冷却板底部的升降装置,所述升降装置能够驱动所述冷却板上下移动;
所述冷却板的上下移动范围为0~H,其中,H为所述热门到所述炉体的底部的距离;
所述冷却板为水冷铜板;
所述冷却板为方形或圆形,面积为(0.2~0.5)*SDS,其中,SDS表示所述DS块的底面积。
9.根据权利要求7所述的准单晶铸锭加热热场结构,其特征在于,所述DS块的顶部设置有坩埚侧护板,所述坩埚侧护板设置于所述坩埚外侧,且所述坩埚侧护板紧贴所述侧部保温毡设置,所述侧部保温毡高出所述坩埚侧护板0~150mm;
所述DS块的侧周设置有DS块保温毡,所述DS块保温毡紧挨所述侧部保温毡;
所述DS块的周围设置有台阶,所述DS块保温毡设置于所述台阶上,所述DS块保温毡的宽度为50~300mm,高度为10~100mm。
10.根据权利要求7所述的准单晶铸锭加热热场结构,其特征在于,所述DS块的顶部设置有坩埚侧护板,所述坩埚侧护板设置于所述坩埚外侧,所述侧部加热器置于所述坩埚侧护板与所述侧部保温毡之间,且所述侧部加热器分别与所述坩埚侧护板、所述侧部保温毡间隔设置;
所述DS块的底部周围设置有DS块保温毡,所述DS块保温毡与所述侧部保温毡的距离为0~20mm;
所述DS块保温毡的宽度为50~300mm,厚度为20~80mm;
所述侧部保温毡的内底侧设置有窄条保温毡,所述DS块保温毡接触并高于所述窄条保温毡0~200mm。
CN201710542350.4A 2017-07-05 2017-07-05 一种准单晶铸锭加热热场结构 Pending CN109208067A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710542350.4A CN109208067A (zh) 2017-07-05 2017-07-05 一种准单晶铸锭加热热场结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710542350.4A CN109208067A (zh) 2017-07-05 2017-07-05 一种准单晶铸锭加热热场结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109208067A true CN109208067A (zh) 2019-01-15

Family

ID=64993092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710542350.4A Pending CN109208067A (zh) 2017-07-05 2017-07-05 一种准单晶铸锭加热热场结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109208067A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110257907A (zh) * 2019-08-01 2019-09-20 晶科能源有限公司 一种分层控温的多晶铸锭炉
CN111270302A (zh) * 2019-12-26 2020-06-12 南京晶升能源设备有限公司 一种高品质半导体硅材料耗材生长方法
CN112647122A (zh) * 2020-11-25 2021-04-13 浙江普智能源装备有限公司 一种铸造单晶的热场结构及其方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201473323U (zh) * 2009-07-27 2010-05-19 管悦 一种有效控制热场的多晶硅铸锭炉
WO2012171307A1 (zh) * 2011-06-15 2012-12-20 安阳市凤凰光伏科技有限公司 铸造法生产类似单晶硅锭热场梯度改进装置
CN102978697A (zh) * 2012-11-29 2013-03-20 杭州精功机电研究所有限公司 一种晶硅铸锭炉移动幕门装置及其控制方法
CN203187780U (zh) * 2013-03-25 2013-09-11 江苏协鑫硅材料科技发展有限公司 多晶硅铸锭炉

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201473323U (zh) * 2009-07-27 2010-05-19 管悦 一种有效控制热场的多晶硅铸锭炉
WO2012171307A1 (zh) * 2011-06-15 2012-12-20 安阳市凤凰光伏科技有限公司 铸造法生产类似单晶硅锭热场梯度改进装置
CN102978697A (zh) * 2012-11-29 2013-03-20 杭州精功机电研究所有限公司 一种晶硅铸锭炉移动幕门装置及其控制方法
CN203187780U (zh) * 2013-03-25 2013-09-11 江苏协鑫硅材料科技发展有限公司 多晶硅铸锭炉

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110257907A (zh) * 2019-08-01 2019-09-20 晶科能源有限公司 一种分层控温的多晶铸锭炉
CN111270302A (zh) * 2019-12-26 2020-06-12 南京晶升能源设备有限公司 一种高品质半导体硅材料耗材生长方法
CN112647122A (zh) * 2020-11-25 2021-04-13 浙江普智能源装备有限公司 一种铸造单晶的热场结构及其方法
CN112647122B (zh) * 2020-11-25 2022-05-24 浙江普智能源装备有限公司 一种铸造单晶的热场结构及其方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109208067A (zh) 一种准单晶铸锭加热热场结构
CN104195634B (zh) 大尺寸硅锭多晶铸锭炉热场结构
TWI510683B (zh) 用於生產錠料的設備和方法
CN102644104A (zh) 铸造法生产类似单晶硅锭热场梯度改进装置
US9236281B2 (en) Heating a furnace for the growth of semiconductor material
CN110295391A (zh) 晶体硅锭的制备方法
CN102925971A (zh) 高效多晶铸锭热场
RU2008131945A (ru) Устройство и способ для производства кристаллических блоков
CN209584421U (zh) 一种适用于八边形的晶硅铸锭的热场结构
CN105696072A (zh) 蓝宝石长晶炉
CN206070039U (zh) 一种准单晶硅铸锭炉的热场结构
TWI432617B (zh) 長晶裝置
CN106048718B (zh) 一种多晶硅半熔铸锭用排杂方法
CN108842181B (zh) 一种节能多晶铸锭炉
CN202193875U (zh) 长晶装置
CN104372403B (zh) 多晶硅铸锭炉的隔热块及包括该隔热块的多晶硅铸锭炉
CN203999908U (zh) 多晶硅铸锭热场结构
JP2001048696A (ja) 結晶シリコン製造装置
CN207552493U (zh) 一种g7多晶硅铸锭炉ds块底保温装置
CN209456615U (zh) 晶硅铸锭加热器
KR101196724B1 (ko) 다결정 실리콘 잉곳 제조장치용 냉각플레이트
CN207483900U (zh) 一种适用于提升g8硅锭角部晶砖晶体质量异型护板
CN204265888U (zh) 多晶硅铸锭炉的隔热块及包括该隔热块的多晶硅铸锭炉
CN109097829A (zh) 铸造单晶硅用隔热底板、铸造单晶硅生长设备及铸造单晶硅的制备方法
TWI516645B (zh) 矽晶鑄錠、其製造方法及從其製成的矽晶圓

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190115

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication