CN202744649U - 用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构，其特征在于：它包括上下对接的上炉体（1）和下炉体（2），上炉体（1）和下炉体（2）的内部装有钢笼（3），钢笼（3）内设有石英坩埚（6），该石英坩埚（6）的顶部设置有加热器（7），其底部设有一层石墨底护板（8），该石墨底护板（8）放置在热交换台（9）上，该热交换台（9）成凸台状，其顶部的凹陷处装有隔热条（10）。这种用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构能在铸造大晶粒硅锭过程中，减少硅料在熔化过程中的能量损耗，降低铸造成本，在硅锭生长阶段降低硅锭边缘的生长速度，使得硅锭中部区域的大晶粒择优生长，有效地增大硅锭中大晶粒的面积。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构，属于多晶硅生产设备技术领域。
背景技术
太阳能是取之不尽的清洁能源，太阳能光电技术在不断的发展，目前应用最为广泛的是硅太阳能电池，硅太阳能电池数量的剧增，使得晶体硅成为目前最重要的太阳能光伏材料。
晶体硅主要由多晶硅及单晶硅组成，传统的多晶硅铸锭情况下，坩埚底部会出现大量的形核点，难得到大尺寸的晶粒，且多晶硅锭中存在大量的缺陷，单晶硅由于其装炉量低，原料及操作要求高，制造成本较高，无明显优势。在这种情况下出现了铸造大晶粒硅锭，该硅锭同时吸取了多晶铸造和单晶拉制的优点。
目前铸造大晶粒硅锭的生产多采用多晶铸锭炉铸造，热场是多晶铸锭炉最为重要的部分，热场影响着长晶的过程，由于多晶铸锭炉热场的原因，在铸造大晶粒硅锭生长过程中，硅锭的边缘区域会容易形成多晶区域，造成硅锭边缘生长出多晶，硅锭边缘会出现热量散失，熔化过程中会产生能量损耗，最终造成整锭的电池平均效率下降且影响电池片外观。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构，它能在铸造大晶粒硅锭过程中，减少硅料在熔化过程中的能量损耗，降低铸造成本，在硅锭生长阶段降低硅锭边缘的生长速度，使得硅锭中部区域的大晶粒择优生长，有效地增大硅锭中大晶粒的面积。
本实用新型的目的是这样实现的：
本实用新型用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构，包括上下对接的上炉体和下炉体，上炉体和下炉体的内部装有钢笼，所述钢笼通过连接杆固定在上炉体的内壁上，钢笼的内壁上设置有一层保温板，钢笼的顶部通过进气管与上炉体内壁的顶部相连，钢笼内设有石英坩埚，该石英坩埚的顶部设置有加热器，其底部设有一层石墨底护板，该石墨底护板放置在热交换台上，该热交换台成凸台状，其顶部的凹陷处装有隔热条，所述热交换台通过石墨支撑柱固定在下炉体内壁的底部，所述石墨支撑柱上套有保温隔热板。
本实用新型用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构具有以下优点：
本实用新型用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构在热交换台上设置隔热条，能够起到隔热保温的效果，硅锭边缘区域从热交换台向下散失的热量明显减少，有效地降低加热及熔化过程中的热量损失，加热及熔化步骤明显加快。进入晶体生长阶段后，由于硅锭边缘区域易受到来自坩埚的干扰，在坩埚周围区域，易形成多晶区域。晶体生长过程中，硅锭边缘区域温度比正常硅锭高，边缘区域的生长被抑制，在边缘未凝固前，硅锭中的大晶粒部分已经明显扩大，最终增大了硅锭中大晶粒的面积。
附图说明
图1为本实用新型用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构的结构示意图。
图中：上炉体1、下炉体2、钢笼3、保温板4、进气管5、石英坩埚6、加热器7、石墨底护板8、热交换台9、隔热条10、石墨支撑柱11、保温隔热板12、硅料13。
具体实施方式
参见图1，本实用新型涉及一种用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构，包括上下对接的上炉体1和下炉体2，上炉体1和下炉体2的内部装有钢笼3，所述钢笼3通过连接杆固定在上炉体1的内壁上，钢笼3的内壁上设置有一层保温板4，钢笼3的顶部通过进气管5与上炉体1内壁的顶部相连，钢笼3内设有石英坩埚6，该石英坩埚6的顶部设置有加热器7，其底部设有一层石墨底护板8，该石墨底护板8放置在热交换台9上，该热交换台9成凸台状，其顶部的四周凹陷中间凸起，热交换台9顶部的凹陷处装有隔热条10，所述隔热条10设置于石墨底护板8与热交换台9之间，所述热交换台9通过石墨支撑柱11固定在下炉体2内壁的底部，所述石墨支撑柱11上套有保温隔热板12，所述石英坩埚6中放有硅料13。
铸造大晶粒硅锭的过程分为加热、熔化、晶体生长、退火及冷却的步骤，炉体真空达到要求后，加热器7开始加热，大晶粒硅锭进入加热及熔化阶段，在此阶段，由于热交换台9上的隔热条10具有隔热保温的效果，硅锭边缘区域从热交换台向下散失的热量明显减少，有效地降低加热及熔化过程中的热量损失，加热及熔化步骤明显加快。进入晶体生长阶段后，由于硅锭边缘区域易受到来自坩埚的干扰，在坩埚周围区域，易形成多晶区域。采用本实用新型后，由于隔热条10起到的保温效果，晶体生长过程中，硅锭边缘区域温度比正常硅锭高，边缘区域的生长被抑制，在边缘未凝固前，硅锭中的大晶粒部分已经明显扩大，最终增大了硅锭中大晶粒的面积。
采用更改后的热场结构，分别进行大晶粒的铸锭，分别采用三种不同规格的隔热条进行三次实施；
实施例1：装炉硅料重量460kg，隔热条的尺寸87.5cm*10cm*2cm，将硅料装于坩埚中置于多晶铸锭炉台，进行抽真空、加热、熔化、长晶、退火、冷却得到所需的大晶粒硅锭，通过分析得到大晶粒面积所占比例。
实施例2：装炉硅料重量460kg，隔热条的尺寸90cm*15cm*2.5cm，将硅料装于坩埚中置于多晶铸锭炉台，进行抽真空、加热、熔化、长晶、退火、冷却得到所需的大晶粒硅锭，通过分析得到大晶粒面积所占比例。
实施例3：装炉硅料重量460kg，隔热条的尺寸85cm*8cm*2cm，将硅料装于坩埚中置于多晶铸锭炉台，进行抽真空、加热、熔化、长晶、退火、冷却得到所需的大晶粒硅锭，通过分析得到大晶粒面积所占比例。
以下是3次实例结果：
| 实施例 | 大晶粒面积占整个硅锭面积的比例 | 隔热条的长*宽*高 (cm) | 大晶粒面积增加比例 |
| 实施例1 | 68% | 87.5*10*2 | 9.5% |
| 实施例2 | 73.5% | 90*15*2.5 | 15% |
| 实施例3 | 65.8% | 85*8*2 | 7.3% |
| 正常大晶粒硅锭 | 58.5% | — | — |
通过具体实例可以看出，硅锭中大晶粒的面积平均增加了10.6%。
还有值得注意的是，在采用以上列举的实施方式的同时，本实用新型并不仅限于此，因此本邻域人员根据本实用新型所做的相关非本质改变，同样应是本实用新型所保护的范围。
Claims (1)
1.一种用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构，其特征在于：它包括上下对接的上炉体（1）和下炉体（2），上炉体（1）和下炉体（2）的内部装有钢笼（3），所述钢笼（3）通过连接杆固定在上炉体（1）的内壁上，钢笼（3）的内壁上设置有一层保温板（4），钢笼（3）的顶部通过进气管（5）与上炉体（1）内壁的顶部相连，钢笼（3）内设有石英坩埚（6），该石英坩埚（6）的顶部设置有加热器（7），其底部设有一层石墨底护板（8），该石墨底护板（8）放置在热交换台（9）上，该热交换台（9）成凸台状，其顶部的凹陷处装有隔热条（10），所述热交换台（9）通过石墨支撑柱（11）固定在下炉体（2）内壁的底部，所述石墨支撑柱（11）上套有保温隔热板（12）。
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| CN 201220263471 CN202744649U (zh) | 2012-06-06 | 2012-06-06 | 用于增大硅锭中大晶粒面积的热场结构 |
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| CN (1) | CN202744649U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112708932A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-27 | 徐州鑫晶半导体科技有限公司 | 单晶炉的石墨坩埚及其制造方法、坩埚组件和单晶炉 |
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2012
- 2012-06-06 CN CN 201220263471 patent/CN202744649U/zh not_active Expired - Fee Related
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