CN202881449U - 一种光伏铸锭炉用保温石墨护板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光伏铸锭炉用保温石墨护板，用于支撑石英坩埚的四周外围，所述保温石墨护板用于与石墨支撑底板相接触的底面设置有用于减小所述保温石墨护板与所述石墨支撑底板接触面积的凹槽。由于在石墨支撑底板底面设置了凹槽，因此其底面与石墨支撑底板的接触将由原来的完全接触变为间断式接触，因此保温石墨护板底面与石墨支撑底板的接触面积将大大减小，其向石墨支撑底板所散发的热量将大大减少，从而降低了保温石墨护板的降温速度，保证了整个石英坩埚从底部开始逐渐向顶部冷却，使石英坩埚内部的晶粒沿同一方向生长，保证了硅锭内部晶粒结晶生长方向较好的一致性，有效减少了硅锭内部的质量缺陷。

Description

一种光伏铸锭炉用保温石墨护板

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池制备技术领域，更具体的说是涉及一种制备硅锭的铸锭炉用保温石墨护板。

背景技术

目前在光伏行业铸锭炉铸造硅锭时，一般采用先进的定向凝固技术使晶粒定向生长，该技术的关键点是需要使融化状态的硅料从坩埚的底部向上逐渐冷却，从而达到硅锭从坩埚底部至坩埚顶部定向结晶的目的。

由于石英坩埚02在高温下会软化，自身无法承载内部的硅料，因此在铸锭时需要将石英坩埚02放置于石墨支撑底板03上，石墨支撑底板03与散热台04接触，以保证石英坩埚02内的硅料从底部向顶部定向结晶，同时采用四块石墨护板01固定石英坩埚四周外围，石墨支撑底板03和石墨护板01在铸锭过程中支撑高温下软化的石英坩埚02，保证石英坩埚02的完整。

但是，石英坩埚四周外围的石墨护板边缘与石墨支撑底板直接完全接触，如图1中所示，石墨热导率在129w/(m·k)左右，远大于石英坩埚热导率，石墨护板边缘与石墨支撑底板完全接触导致接触传热，从而导致熔融硅料在结晶过程中石墨护板因石墨支撑底板的影响而温度大幅降低，从而导致石英坩埚侧壁温度低于硅料熔点，导致熔融硅料以坩埚侧壁为基点形成晶核，向石英坩埚中心杂乱生长，与竖直方向生长晶粒冲突，形成大量晶体缺陷，硅锭中部位置晶粒晶向错乱，最终影响多晶硅锭内在质量。

因此，如何能够避免石英坩埚侧壁的温度过快的降低到熔融硅料的熔点以下，保证硅锭晶粒的结晶方向单一，从而保证硅锭内部晶粒方向的一致性，保证硅锭内在质量是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光伏铸锭炉用保温石墨护板，以避免石英坩埚侧壁的温度过快的降低到熔融硅料的熔点以下，保证硅锭晶粒的结晶方向单一，从而保证硅锭内部晶粒方向的一致性，保证硅锭内在质量。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种光伏铸锭炉用保温石墨护板，用于支撑石英坩埚的四周外围，且所述保温石墨护板用于与石墨支撑底板相接触的底面设置有用于减小所述保温石墨护板与所述石墨支撑底板接触面积的凹槽。

优选的，所述保温石墨护板的底面设置有多个所述凹槽。

优选的，所述凹槽沿所述保温石墨护板的底面的长度方向均匀设置。

优选的，所述凹槽的切面形状为梯形。

优选的，所述凹槽的切面形状为等腰梯形。

优选的，所述凹槽的深度不大于30mm。

优选的，还包括设置于所述保温石墨护板与石英坩埚接触面上的隔热凹槽，所述隔热凹槽内设置有隔热保温层，且所述隔热保温层将所述隔热凹槽填平。

优选的，所述隔热保温层为石墨毡层。

优选的，所述隔热凹槽的高度在10cm-40cm的范围内。

由以上技术方案可以看出本实用新型所提供的光伏铸锭炉用保温石墨护板在用于与石墨支撑底板相接触的底面设置了用于减小保温石墨护板与石墨支撑板接触面积的凹槽，因此保温石墨护板的底面与石墨支撑底板由完全接触更改为间断式接触，其接触面积大大减小，因此保温石墨护板向石墨支撑底板所散发的热量将大大减少，从而降低了保温石墨护板的降温速度，保证了整个石英坩埚从底部开始逐渐向顶部冷却，从而保证熔融硅料在结晶过程中保持固液面微小“凸”字形形状，保证了硅锭内部晶粒结晶生长方向较好的一致性，避免硅锭内部产生过多碎小晶粒，从而有效减少了硅锭内部的质量缺陷。

附图说明

图1为现有技术中安装好的石墨护板、石墨支撑底板以及石英坩埚的剖面示意图；

图2为现有技术中的光伏铸锭炉用石墨护板的正面示意图；

图3为图2中所示的光伏铸锭炉用石墨护板的侧面示意图；

图4为本实用新型实施例所提供的光伏铸锭炉用保温石墨护板的正面示意图；

图5为图4中所示的光伏铸锭炉用保温石墨护板的侧面示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种光伏铸锭炉用保温石墨护板，该保温石墨护板通过减小与石墨支撑底板的接触面积降低了石英坩埚侧面温度降低的速度，从而保证了整个石英坩埚从底部开始逐渐向顶部冷却，使硅锭内部晶粒结晶生长方向具有较好的一致性，有效减少硅锭内部的质量缺陷。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请同时参考图4和图5，图4为本实用新型实施例所提供的光伏铸锭炉用保温石墨护板的正面示意图，图5为图4中所示的光伏铸锭炉用保温石墨护板的侧面示意图。

本实用新型所公开的光伏铸锭炉用保温石墨护板，主要用于支撑石英坩埚的四周外围，其顶部留有两个窗口，用于硅锭顶部气体流通，与现有技术相比，本实施例的核心改进点在于，保温石墨护板1用于与石墨支撑底板相接触的底面上设置了用于减小保温石墨护板1与石墨支撑底板接触面积的凹槽6，如图4中所示。本实用新型所提供的光伏铸锭炉用保温石墨护板1在安装好之后，其底面与石墨支撑底板的接触将由原来的完全接触变为间断式接触。

由于改为间断式接触，因此保温石墨护板1的底面与石墨支撑底板的接触面积将大大减小，因此保温石墨护板1向石墨支撑底板所散发的热量将大大减少，从而降低了保温石墨护板1的降温速度，保证了整个石英坩埚从底部开始逐渐向顶部冷却，从而使石英坩埚内部的晶粒沿同一方向生长，并且在整个生长过程中固液面呈现“凸”字形，保证了硅锭内部晶粒结晶生长方向较好的一致性，有效减少了硅锭内部的质量缺陷。所谓固液面为定向凝固法铸造硅锭时，熔融硅料在结晶时其固体与液体的分界面。

上述实施例中的凹槽6可以设置一个，也可设置有多个，为了进一步优化本实用新型的技术方案，本实施例中优选的在保温石墨护板1的底面上设置有多个凹槽6，当然，设置多个凹槽6的前提是要保证底面仍然可以稳定支撑整个保温石墨护板1，多个凹槽6的设置进一步减小了保温石墨护板1与石墨支撑底板的接触面积，进一步减少了保温石墨护板1向石墨支撑底板所散发的热量。

本实施例中的凹槽6沿保温石墨护板1底面的长度方向均匀设置，以增强保温石墨护板1的底面对整个保温石墨护板1支撑的稳定性。

凹槽6可以为任意形状，只要保证开设凹槽6后保温石墨护板1的底面仍然能够对整个保温石墨护板1进行稳定的支撑，并且能够减小保温石墨护板1与石墨支撑底板的接触面积即可，本实施例中的凹槽6的形状设置为截面为梯形的凹槽，更为优选的方式是将其截面设置为等腰梯形，相应的凹槽6之间用于支撑保温石墨护板1的凸起其截面也为等腰梯形，该种截面形状的凸起可以稳定支撑保温石墨护板1并且其加工较为简便。

上述实施例中的凹槽6的深度，即凹槽6的开口至其底面之间的距离可有较大变化，但开设有凹槽6的保温石墨护板依然要满足对石英坩埚侧面的支撑，并且整个石英坩埚侧面均应与保温石墨护板1接触，本实施例中的凹槽6的深度优选的在30mm及其以下，以保证保温石墨护板1对石英坩埚侧面的有效支撑。

为了进一步降低保温石墨护板1的降温速度，本实施例中还在保温石墨护板1与石英坩埚相接触的一面上设置了隔热凹槽，并在隔热凹槽内设置了隔热保温层5，该隔热保温层5将隔热凹槽填平，以保证保温石墨护板1与石英坩埚相接触的一面为平面。侧面的隔热凹槽和隔热保温层5的设置使导热性能良好的保温石墨护板1与石英坩埚用隔热保温层5隔开，减少硅锭侧面温度散失，保证硅锭整个结晶过程硅锭侧面一直处于高温状态，硅锭散热集中于硅锭底部，熔融硅料在硅锭底部开始结晶成核，并向上结晶生长，形成固液面呈现微小“凸”字形形状，从而保证硅锭内部晶粒方向的一致性，保证硅锭内部质量。

上述实施例中的隔热保温层5材料可以有多种选择，为了使隔热保温层5与保温石墨护板更好的结合，本实施例中的隔热保温层5优选的为石墨毡层，该石墨毡层即可采用石墨硬毡也可采用石墨软毡，通过保温的石墨毡将石英坩埚与导热良好的保温石墨护板1隔离，减少石英坩埚侧面温度的散失。

隔热凹槽的深度应小于保温石墨护板1的厚度，并且其高度优选的在10cm-40cm的范围内，隔热凹槽的长度可以根据实际生产进行设定，并且以不影响与其相邻的保温石墨护板1的安装为宜。

以上对本实用新型所提供的光伏铸锭炉用保温石墨护板进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光伏铸锭炉用保温石墨护板，用于支撑石英坩埚的四周外围，其特征在于，所述保温石墨护板（1）用于与石墨支撑底板相接触的底面设置有用于减小所述保温石墨护板（1）与所述石墨支撑底板接触面积的凹槽（6）。

2.根据权利要求1所述的光伏铸锭炉用保温石墨护板，其特征在于，所述保温石墨护板（1）的底面设置有多个所述凹槽（6）。

3.根据权利要求2所述的光伏铸锭炉用保温石墨护板，其特征在于，所述凹槽（6）沿所述保温石墨护板（1）的底面的长度方向均匀设置。

4.根据权利要求2所述的光伏铸锭炉用保温石墨护板，其特征在于，所述凹槽（6）的切面形状为梯形。

5.根据权利要求4所述的光伏铸锭炉用保温石墨护板，其特征在于，所述凹槽（6）的切面形状为等腰梯形。

6.根据权利要求1所述的光伏铸锭炉用保温石墨护板，其特征在于，所述凹槽（6）的深度不大于30mm。

7.根据权利要求1所述的光伏铸锭炉用保温石墨护板，其特征在于，还包括设置于所述保温石墨护板（1）用于与石英坩埚相接触一面上的隔热凹槽，所述隔热凹槽内设置有隔热保温层（5），且所述隔热保温层（5）将所述隔热凹槽填平。

8.根据权利要求7所述的光伏铸锭炉用保温石墨护板，其特征在于，所述隔热保温层（5）为石墨毡层。

9.根据权利要求7所述的光伏铸锭炉用保温石墨护板，其特征在于，所述隔热凹槽的高度在10cm-40cm的范围内。

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