CN202671714U - 一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公布了一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构，包括石墨气体套管，石墨气体套管内部为中空结构，在石墨气体套管上安装有石墨加热器，在石墨加热器下方安装有坩埚盖板，石墨气体套管穿过坩埚盖板，在所述坩埚盖板底部安装有楔形导气装置。本实用新型通过在坩埚盖板下方安装楔形导气装置，楔形导气装置围绕在石墨气体套管开口的四周，消除了涡流的通路，可以为惰性气体提供畅通的通道，能够有效地将铸造过程中产生的一氧化碳、二氧化碳以及一氧化硅等气体迅速地带走，从而大大降低上述气体进入熔体硅中的几率，可以有效地降低多晶硅铸锭中的非金属杂质碳和氧的含量，提高了产品的质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种坩埚盖板的改进结构，具体是指一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构。
背景技术
近年来，由于铸造多晶硅较直拉单晶硅具有低成本、低能耗等优势，逐渐成为主要的光伏材料，其市场份额也日益增大。但由于铸锭过程中加热器、隔热笼以及石墨护板等大量碳材料的使用，引入大量碳杂质，高温下，石墨部件与氧、石英坩埚等发生热化学反应，产生的CO和SiO等气体通过内部气流进入硅熔体中，极易被熔硅吸收，从而引入碳氧杂质，最终导致多晶硅中有较高的碳和氧含量，常规铸锭中硅锭氧的浓度为1×1017/cm3～1×1018/cm3，主要以间隙态存在呈过饱和状态。由于铸锭工艺经历了从高温到低温的热处理过程，如果氧浓度过高就容易形成热施主或氧沉淀，成为复合中心或引入复合中心的二次缺陷，导致硅材料中少数载流子寿命降低，直接影响到太阳电池的光电转换效率。此外氧与硼原子作用形成的B-O对，也会导致太阳电池效率的降低；碳浓度可达1×1017/cm3，甚至超过碳在硅中的固溶度（4×1017/cm3）。碳杂质可以作为氧沉淀的形成核心产生原生氧沉淀，而高浓度的碳可在硅熔体中形成SiC颗粒，影响硅锭的有效利用率。因此制备低碳低氧含量铸造多晶硅锭对于多晶硅太阳电池实现低成本高效率具有重要的意义。
现有技术中，石墨材料制成的护板会与二氧化硅制成的石英坩埚在高温下发生反应产生含碳气体，如一氧化碳及一氧化碳等，这些产生的气体在现有的石英坩埚及护板、盖板的结构中，会流经硅液的表面，在硅熔体的上方产生涡流，涡流的存在导致有害气体长时间停留在石英坩埚内部，与硅熔体的作用时间较长，从而使碳和氧被吸附及溶入硅液中，从而造成生长出的硅锭中的碳和氧的含量高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构，解决惰性气体在硅熔体的上方产生涡流，涡流的存在导致有害气体长时间停留在石英坩埚内部，造成生长出的硅锭中的碳和氧的含量高的问题，达到降低产品的含碳量和含氧量的目的。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：
一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构，包括石墨气体套管，石墨气体套管内部为中空结构，在石墨气体套管上安装有石墨加热器，在石墨加热器下方安装有坩埚盖板，石墨气体套管穿过坩埚盖板，在所述坩埚盖板底部安装有楔形导气装置。通过在坩埚盖板下方安装楔形导气装置，楔形导气装置围绕在石墨气体套管开口的四周，消除了涡流的通路，可以为惰性气体提供畅通的通道，能够有效地将铸造过程中产生的一氧化碳、二氧化碳以及一氧化硅等气体迅速地带走，从而大大降低上述气体进入熔体硅中的几率，可以有效地降低多晶硅铸锭中的非金属杂质碳和氧的含量，提高了产品的质量，而且设计简单、成本低廉，与现有的铸锭炉的兼容性好，适合产工业化生产的大范围推广。楔形导气装置的结构通常有两种：
第一种：所述楔形导气装置由垂直于坩埚盖板的立板和斜板连接而成，且立板位于远离石墨气体套管的一端。这种结构的楔形导气装置横截面呈三角形，整体上成三角体，由四个楔形导气装置围绕在石墨气体套管开口处的四周，按照对称的形式分布，惰性气体进入后沿斜板缓缓移动，避免了惰性气体在石墨气体套管开口处形成涡流。
第二种：所述楔形导气装置包括安装在石墨气体套管开口端且垂直于坩埚盖板的环形板，在环形板上连接有锥面板，锥面板构成的锥体与石墨气体套管同轴。该种结构的楔形导气装置作用与第一种相同，均是利用斜板的导向功能，避免气体的速度变化过大引起的涡流，有效阻断涡流的途径。
所述楔形导气装置由高纯钼制成。进一步讲，采用高纯钼制成楔形导气装置，具有熔点高、传热效果好、不易软化变形和挥发的优点，且不会对铸锭产生污染。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1本实用新型一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构，通过在坩埚盖板下方安装楔形导气装置，楔形导气装置围绕在石墨气体套管开口的四周，消除了涡流的通路，可以为惰性气体提供畅通的通道，能够有效地将铸造过程中产生的一氧化碳、二氧化碳以及一氧化硅等气体迅速地带走，从而大大降低上述气体进入熔体硅中的几率，可以有效地降低多晶硅铸锭中的非金属杂质碳和氧的含量，提高了产品的质量；
2本实用新型一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构，采用高纯钼制成楔形导气装置，具有熔点高、传热效果好、不易软化变形和挥发的优点，且不会对铸锭产生污染；
3本实用新型一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构，设计简单、成本低廉，与现有的铸锭炉的兼容性好，适合产工业化生产的大范围推广。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
附图中标记及相应的零部件名称：
5-石墨气体套管，6-石墨加热器，7-坩埚盖板，14-楔形导气装置。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本实用新型一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构，包括石墨气体套管5，石墨气体套管5内部为中空结构，在石墨气体套管5上安装有石墨加热器6，在石墨加热器6下方安装有坩埚盖板7，石墨气体套管5穿过坩埚盖板7，在坩埚盖板7底部安装有由高纯钼制成的楔形导气装置14，楔形导气装置14由垂直于坩埚盖板7的立板和斜板连接而成，且立板位于远离石墨气体套管5的一端，作为替换的结构，楔形导气装置14包括安装在石墨气体套管5开口端且垂直于坩埚盖板7的环形板，在环形板上连接有锥面板，锥面板构成的锥体与石墨气体套管5同轴。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构，包括石墨气体套管（5），石墨气体套管（5）内部为中空结构，在石墨气体套管（5）上安装有石墨加热器（6），在石墨加热器（6）下方安装有坩埚盖板（7），石墨气体套管（5）穿过坩埚盖板（7），其特征在于：在所述坩埚盖板（7）底部安装有楔形导气装置（14）。
2.根据权利要求1所述的一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构，其特征在于：所述楔形导气装置（14）由垂直于坩埚盖板（7）的立板和斜板连接而成，且立板位于远离石墨气体套管（5）的一端。
3.根据权利要求1所述的一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构，其特征在于：所述楔形导气装置（14）包括安装在石墨气体套管（5）开口端且垂直于坩埚盖板（7）的环形板，在环形板上连接有锥面板，锥面板构成的锥体与石墨气体套管（5）同轴。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种制备低碳低氧硅锭的盖板改进结构，其特征在于：所述楔形导气装置（14）由高纯钼制成。
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