CN202492614U - 复合型坩埚侧面护板 - Google Patents

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本实用新型涉及一种复合型坩埚侧面护板，包括外壳和保温层，保温层填充在外壳内。外壳为石墨或碳碳复合材料，保温层为石墨软毡或石墨硬毡。本实用新型的有益效果是：通过在侧面护板内填充保温层对护板局部增强保温，减少热量散失，使得坩埚内部的径向温度梯度减小，从而得到有利于提高晶体质量的平坦的固液界面。并且保温材料包裹在护板内部，提高了使用寿命。

Description

复合型坩埚侧面护板
技术领域
本实用新型涉及一种复合型坩埚侧面护板。
背景技术
在太阳能光伏领域，定向凝固法生长多晶硅锭是主要的生长方式之一。其基本原理是，将多晶硅原料放置在石英陶瓷坩埚中，石英陶瓷坩埚放置在由石墨坩埚底板及石墨坩埚侧面护板构成的石墨坩埚中，放置在热场中，加热使得硅料熔化。然后，热场底部开启，热量从坩埚底部释放，温度降低，坩埚的底部将逐渐冷却到硅料的结晶点温度。然后硅溶液在坩埚底部开始结晶，逐渐向上生长，形成自下而上的柱状晶体结构。对于采用顶部和侧面加热的定向凝固系统来讲，并且采用顶部加热器和侧部加热器功率分配比例为定值的情况下，为了保持长晶后期结晶界面不过分上凸，通常侧加热器的下沿位于坩埚的中下部位置。晶体生长的前半部分，由于坩埚壁向四周的散热，使得坩埚壁面温度降低，因此形成新的晶核并向晶体内部生长，压缩从坩埚底部生长出来的柱状晶生长空间，使得晶锭边缘的晶粒尺寸变小，降低晶体的质量。当结晶高度超过侧加热器下沿后，在顶部和四周加热器的作用下，晶锭中心向下的散热比例上升，结晶界面上凸，这也是传统铸锭多晶炉完成中心长晶后，还需要几个小时的时间来完成边角长晶的原因。因此若能够阻挡坩埚壁面向四周的散热，即减少坩埚内径向温度梯度，得到平坦的固液界面，则可以减少坩埚避面上新晶核的形成，得到理想的柱状晶结构。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种复合型坩埚侧面护板，减少坩埚内径向温度梯度，得到平坦的固液界面，减少坩埚避面上新晶核的形成，以得到理想的柱状晶结构。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合型坩埚侧面护板，包括外壳和保温层，保温层填充在外壳内。
保温层填充在外壳下部。
保温层的上端低于铸锭炉热场的侧加热器的下端。
外壳为石墨或碳碳复合材料，保温层为石墨软毡或石墨硬毡。
本实用新型的有益效果是：通过在侧面护板内填充保温层对护板局部增强保温，减少热量散失，使得坩埚内部的径向温度梯度减小，从而得到有利于提高晶体质量的平坦的固液界面。并且保温材料包裹在护板内部，提高了使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明；
图1是本实用新型的第一种结构示意图；
图2是本实用新型的第二种结构示意图；
图3是应用本实用新型的热场的结构示意图；
图中，1.保温腔顶板；2.石英陶瓷坩埚；3.坩埚底板；4.石墨助凝块；5.下炉体；6.支撑柱；7.保温腔侧壁拉杆；8.导气筒；9.上炉体；10.加热器；11.硅溶液；12.坩埚侧面护板；13.保温腔侧壁；14.硅晶体；15.保温腔底板；16.外壳；17.保温层。
具体实施方式
实施例一：
如图1和3所示，使用坩埚顶部和侧部都具有加热器10的多晶铸锭炉，包括保温腔顶板1、石英陶瓷坩埚2、坩埚底板3、石墨助凝块4、下炉体5、支撑柱6、保温腔侧壁拉杆7、导气筒8、上炉体9、加热器10、硅溶液11、坩埚侧面护板12、保温腔侧壁13、硅晶体14、保温腔底板15。炉台闭合后，侧加热器下沿距离石英陶瓷坩埚2的距离为180mm。复合型坩埚侧面护板12包括外壳16和保温层17，保温层17填充在外壳16内。外壳16材质选用石墨，保温层17材料选用石墨软毡。考虑到在熔化硅料过程中，侧加热器向石英陶瓷坩埚2内的热场传递，保温层17的上端低于铸锭炉热场的侧加热器的下端。即在复合型坩埚侧面护板12与侧加热器高度重合的部分，复合型坩埚侧面护板12内不放置保温层17。强化保温的复合型坩埚侧面护板12高度为150mm，厚度为20mm。晶锭的生产过程和普通晶锭一样，晶锭生长完成开方后可以看出，晶粒的生长方向向坩埚壁面扩展，即抑制了坩埚避免新晶粒的生长和长大，达了预期目的。
实施例二：
如图1和3所示，使用坩埚顶部和侧部都具有加热器10的多晶铸锭炉，炉台闭合后，侧加热器下沿距离石英陶瓷坩埚2的距离为180mm。复合型坩埚侧面护板12包括外壳16和保温层17，保温层17填充在外壳16内。外壳16材质选用碳碳复合材料，保温层17选用石墨硬毡。考虑到在熔化硅料过程中，侧加热器向石英陶瓷坩埚2内的热场传递，保温层17的上端低于铸锭炉热场的侧加热器的下端。即在复合型坩埚侧面护板12与侧加热器高度重合的部分，复合型坩埚侧面护板12内不放置保温层17。强化保温的复合型坩埚侧面护板12高度为150mm，厚度为20mm。晶锭的生产过程和普通晶锭一样，晶锭生长完成开方后可以看出，晶粒的生长方向向坩埚壁面扩展，即抑制了坩埚避免新晶粒的生长和长大，达了预期目的。
实施例三：
如图2所示，采用坩埚顶部和底部上、下面加热的铸锭多晶炉。化料过程的热量传递主要通过垂直方向向硅料内传递，因此强化坩埚侧壁的保温，无论是化料过程还是长晶过程都是有益的。因此，采用整个护板强化保温的方式。复合型坩埚侧面护板12包括外壳16和保温层17，保温层17填充在整个外壳16内。外壳16材质为石墨，厚度为5mm厚，保温层17选用优质石墨硬毡，厚度为20mm。晶锭的生产过程和普通晶锭一样，晶锭生长完成开方后，晶锭缘边晶粒的生长方向竖直向上，柱状晶尺寸明显优于使用普通石墨护板。
实施例四：
如图2所示，采用坩埚顶部和底部上、下面加热的铸锭多晶炉。化料过程的热量传递主要通过垂直方向向硅料内传递，因此强化坩埚侧壁的保温，无论是化料过程还是长晶过程都是有益的。因此，采用整个护板强化保温的方式。复合型坩埚侧面护板12包括外壳16和保温层17，保温层17填充在整个外壳16内。外壳16为5mm厚，材质为碳碳复合材料，保温层17选用优质石墨软毡，厚度为20mm。晶锭的生产过程和普通晶锭一样，晶锭生长完成开方后，晶锭缘边晶粒的生长方向竖直向上，柱状晶尺寸明显优于使用普通石墨护板。

Claims (4)

1.一种复合型坩埚侧面护板，其特征是：包括外壳(16)和保温层(17)，所述的保温层(17)填充在外壳(16)内。
2.根据权利要求1所述的复合型坩埚侧面护板，其特征是：所述的保温层(17)填充在外壳(16)下部。
3.根据权利要求2所述的复合型坩埚侧面护板，其特征是：所述的保温层(17)的上端低于铸锭炉热场的侧加热器的下端。
4.根据权利要求1或2或3所述的复合型坩埚侧面护板，其特征是：所述的外壳(16)为石墨或碳碳复合材料，所述的保温层(17)为石墨软毡或石墨硬毡。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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