CN109537050A - 一种铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种铸锭炉，包括位于坩埚顶部的顶加热器和位于坩埚侧面的侧加热器，顶加热器上部具有顶隔热板，侧加热器外侧部具有侧隔热板，顶加热器和侧加热器均固定在上部的石墨电极上，石墨电极穿过顶隔热板与其实现绝缘固定连接，石墨电极顶部通过软连接固定至铜电极，顶隔热板上具有提拉部件，用于提拉顶隔热板并带动顶加热器和侧加热器在竖直方向移动。由于顶隔热板上具有提拉部件，就可以做到热场整体上移，长晶界面变化更小，横向温度梯度变化率更小，减少硅锭中上部的位错增殖，就能够提高晶体质量，增加光伏电池的转换效率，而且由于热场整体上移，长晶速率就由热场整体上移的速度决定，有效的提高后期长晶速率。

Description

一种铸锭炉

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炉。

背景技术

在太阳能行业内的多晶铸锭过程中，装满高纯硅料的坩埚会放入多晶铸锭炉中，通过加热器对硅料进行通电加热，使硅料全部熔化成硅熔液，随后，利用打开热门或提升侧部的隔热笼的方式降低冷凝台的温度，这样就能够间接降低坩埚内的硅熔液的温度，然后就可以进行晶体的形核和生长。

现有的多晶铸锭炉如图1所示，图1为现有的多晶铸锭炉示意图，坩埚的四周分布有侧加热器101，顶部分布有顶加热器102，这样就可以在坩埚的顶部和侧部共五面进行加热，这些加热器可以共用一台变压器进行电源控制，也可以每个加热器分别连接至一台变压器进行独立控制；也有一些炉台在坩埚下方额外设置单独的一套石墨加热器，并进行独立控制，这样就可以形成六面加热的热场结构。上述坩埚的顶部、侧部或底部的加热器通常采用石墨材质或碳碳材质，采用板状或管状的加热器进行加热，而且侧部加热器和顶部加热器均是固定不动的，更具体的，侧加热器101先连接至角板109，再利用角板109固定至石墨电极103，而石墨电极103利用电极螺母107连接至铜电极108，顶加热器102直接固定至石墨电极103，并利用电极螺母107连接至铜电极108，这样在铸锭长晶过程中，侧加热器101和顶加热器102是不能相对于坩埚进行上下移动的，在这种情况下，坩埚内的硅熔体的长晶过程中的冷却散热只能靠热门或隔热笼的开度调节来实现，具体的，就是如图1所示的那样，利用提拉杆106拉动通过固定螺母104与其固定在一起的顶隔热板105和隔热笼110(其上固定有侧隔热板)来实现上下移动，当晶体长到一定高度之后，散热速度变得很慢，且铸锭长晶界面形状也会有较大变化，因此，如果散热速率过慢，就会影响长晶速率和长晶质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种铸锭炉，能够更稳定的控制硅锭的生长速度，减少硅锭中上部的位错增殖，提高中铸锭质量，增加制备出的光伏电池的转换效率。

本发明提供的一种铸锭炉，包括位于坩埚顶部的顶加热器和位于坩埚侧面的侧加热器，所述顶加热器上部具有顶隔热板，所述侧加热器外侧部具有侧隔热板，所述顶加热器和所述侧加热器均固定在上部的石墨电极上，所述石墨电极穿过所述顶隔热板与其实现绝缘固定连接，所述石墨电极顶部通过软连接固定至铜电极，所述顶隔热板上具有提拉部件，用于提拉所述顶隔热板并带动所述顶加热器和所述侧加热器在竖直方向移动。

优选的，在上述铸锭炉中，所述石墨电极顶部通过柔性铜片或铜线束固定至所述铜电极。

优选的，在上述铸锭炉中，所述石墨电极与所述顶隔热板之间为螺纹连接。

优选的，在上述铸锭炉中，所述石墨电极和所述顶隔热板之间利用陶瓷绝缘套或陶瓷绝缘垫实现绝缘固定连接。

优选的，在上述铸锭炉中，所述提拉部件的数量为3个至4个。

优选的，在上述铸锭炉中，所述提拉部件分别设置在将圆周等分的点上。

优选的，在上述铸锭炉中，所述石墨电极的顶部与所述柔性铜片或所述铜线束的利用螺母连接。

优选的，在上述铸锭炉中，所述柔性铜片或所述铜线束利用螺母连接至所述铜电极。

优选的，在上述铸锭炉中，所述侧加热器通过角板连接至所述石墨电极。

优选的，在上述铸锭炉中，所述侧隔热板设置于隔热笼框架上，且所述隔热笼框架的顶部连接有侧隔热板提升部件。

通过上述描述可知，本发明提供的上述铸锭炉，由于所述顶隔热板上具有提拉部件，用于提拉所述顶隔热板并带动所述顶加热器和所述侧加热器在竖直方向移动，可见这样就可以做到热场的整体上移，长晶界面变化更小，横向温度梯度变化率更小，减少硅锭中上部的位错增殖，制作出的铸锭的内应力就小，就能够提高晶体质量，增加光伏电池的转换效率，而且由于热场整体上移，长晶速率就由热场整体上移的速度决定，能有效的提高后期长晶速率，更稳定的控制硅锭的生长速度。

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为现有的多晶铸锭炉示意图；

图2为本申请提供的一种铸锭炉的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种铸锭炉，能够更稳定的控制硅锭的生长速度，减少硅锭内的位错增殖，提高铸锭质量，增加制备出的光伏电池的转换效率。

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。

本申请提供的一种铸锭炉的实施例如图2所示，图2为本申请提供的一种铸锭炉的示意图，该铸锭炉包括位于坩埚顶部的顶加热器202和位于坩埚侧面的侧加热器201，该顶加热器202和侧加热器201均是在铸锭的熔化长晶过程中起到加热和保温的作用，顶加热器202上部具有顶隔热板205，侧加热器201外侧部具有侧隔热板211，该顶隔热板205和侧隔热板211可以利用两个碳碳盖板中间夹一层硬毡制作而成，顶加热器202和侧加热器201均固定在上部的石墨电极203上，这种石墨电极203用于为顶加热器202和侧加热器201供电，石墨电极203穿过顶隔热板205与其实现绝缘固定连接，石墨电极203顶部通过软连接208固定至铜电极209，这种软连接208可以在一定范围内弯曲变形，这样当顶隔热板205上下移动时，铜电极209就不会受到影响，顶隔热板205上具有提拉部件206，用于提拉顶隔热板205并带动顶加热器202和侧加热器201在竖直方向移动，该提拉部件206可以采用自动数控升降装置提供移动的动力，并可以利用螺栓204固定在顶隔热板205上。

需要说明的是，该实施例中，重点是添加了提拉部件206，这样就能够在铸锭过程中提拉隔热板向上移动，这样散热速率更高，因此能够提高长晶速度，而且散热更均匀，避免位错增殖，提高铸锭质量，而且设置这种软连接208是为了配合提拉部件206，因为向上提拉顶隔热板205时，与该顶隔热板205固定连接的石墨电极203也必须要随之向上移动，假如不设置这种软连接，石墨电极203直接与铜电极209连接，铜电极209是无法向上移动的，因此这种石墨电极203也不能向上移动，对于该方案的实现造成了阻碍，而本方案设置软连接208之后，提拉部件206拉动顶隔热板205向上移动，石墨电极203就能够向上移动，在移动过程中，该软连接可以发生弯曲形变，就能够在不影响导电的前提下，使石墨电极203往铜电极209的方向移动，二者之间的距离减小，可见，即使铜电极209不向上移动，石墨电极203也能实现向上移动，从而提拉部件206能够顺利的提拉顶隔热板205向上移动，从而带动顶加热器202和侧加热器201向上移动，实现更快速且更均匀的散热。

通过上述描述可知，本申请提供的上述铸锭炉的实施例中，由于顶隔热板上具有提拉部件，用于提拉顶隔热板并带动顶加热器和侧加热器在竖直方向移动，可见这样就可以做到热场的整体上移，长晶界面变化更小，横向温度梯度变化率更小，减少硅锭中上部的位错增殖，制作出的铸锭的内应力就小，从而提高晶体质量，增加光伏电池的转换效率，而且由于热场整体上移，长晶速率就由热场整体上移的速度决定，能有效的提高后期长晶速率，更稳定的控制硅锭的生长速度。

在一个具体的实施例中，石墨电极203顶部通过柔性铜片或铜线束固定至铜电极209，这种柔性铜片或铜线束的长度可以大于石墨电极顶部与铜电极底部之间的直线距离，也就是说，该具体的实施例采用了柔性铜片或铜线束作为软连接，所谓柔性铜片就是能够自由弯曲的比较薄的铜片，铜线束也是能够自由弯曲的多个铜线集成的束，在提拉顶隔热板时，这两种软连接均能实现自由弯曲，而且在弯曲过程中不会出现导电性能的变化，这里采用柔性铜片或铜线束是基于铜的良好导电性，当然还可以根据实际需要选用其他导电材质，如铝，或者其他形状的软连接，此处并不限制。具体的，石墨电极与顶隔热板之间可以为螺纹连接，而且石墨电极和顶隔热板之间利用陶瓷绝缘套或陶瓷绝缘垫实现绝缘固定连接，也就是说，在顶隔热板上设置有直径大于该石墨电极直径的通孔，利用该陶瓷绝缘套或陶瓷绝缘垫将该通孔包围，然后将石墨电极插入该通孔中，实现石墨电极与顶隔热板的固定连接，而且利用陶瓷绝缘套或陶瓷绝缘垫实现二者之间的绝缘，石墨电极中流过的电流不会出现漏电现象。

在另一个具体的实施例中，提拉部件的数量可以优选为3个至4个，这些提拉部件所设置的具体位置并不限定，能够方便提拉操作即可，进一步的，可以将该提拉部件分别设置在将圆周等分的点上，例如，当提拉部件为3个的时候，可在同一个圆周上，每间隔120°设置一个提拉部件，这样三个提拉部件就呈对称式分布，向上提拉的过程中，顶隔热板的各个位置的受力也更加均匀，与此类似的，当设置4个提拉部件时，就每间隔90°设置一个提拉部件，四个提拉部件也对称式分布，当然这仅是优选方案，还可以根据实际需要设置其他数量的提拉部件，此处并不限制。

在又一个具体的实施例中，继续参考图2，石墨电极203的顶部可以与柔性铜片或铜线束利用螺母207连接，同时，柔性铜片或铜线束利用螺母212连接至铜电极209，这种螺母连接能够保证更加牢固，在经历长时间的铸锭之后也不会轻易产生松动，减少设备维护成本。更进一步的，侧加热器201通过角板210连接至石墨电极203。

一个更具体的方案中，侧隔热板201设置于隔热笼框架213上，且隔热笼框架213的顶部连接有侧隔热板提升部件214，这样就仍可以提升隔热笼框架213来带动侧隔热板201上升以降温，这种降温方式能够与上述提升顶加热器和侧加热器的方式配合起来使用，能够进一步提高散热效率，提高铸锭质量。

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 (10)

1.一种铸锭炉，包括位于坩埚顶部的顶加热器和位于坩埚侧面的侧加热器，所述顶加热器上部具有顶隔热板，所述侧加热器外侧部具有侧隔热板，所述顶加热器和所述侧加热器均固定在上部的石墨电极上，其特征在于，所述石墨电极穿过所述顶隔热板与其实现绝缘固定连接，所述石墨电极顶部通过软连接固定至铜电极，所述顶隔热板上具有提拉部件，用于提拉所述顶隔热板并带动所述顶加热器和所述侧加热器在竖直方向移动。

2.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述石墨电极顶部通过柔性铜片或铜线束固定至所述铜电极。

3.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述石墨电极与所述顶隔热板之间为螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述石墨电极和所述顶隔热板之间利用陶瓷绝缘套或陶瓷绝缘垫实现绝缘固定连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的铸锭炉，其特征在于，所述提拉部件的数量为3个至4个。

6.根据权利要求5所述的铸锭炉，其特征在于，所述提拉部件分别设置在将圆周等分的点上。

7.根据权利要求2所述的铸锭炉，其特征在于，所述石墨电极的顶部与所述柔性铜片或所述铜线束的利用螺母连接。

8.根据权利要求7所述的铸锭炉，其特征在于，所述柔性铜片或所述铜线束利用螺母连接至所述铜电极。

9.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述侧加热器通过角板连接至所述石墨电极。

10.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述侧隔热板设置于隔热笼框架上，且所述隔热笼框架的顶部连接有侧隔热板提升部件。