CN202925142U - 一种类单晶铸锭炉及其冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种类单晶铸锭炉的冷却装置，其包括：设置在类单晶铸锭炉的石墨块底部且具有可开合叶片的百叶装置；设置在所述百叶装置底部的导热板；设置在所述导热板表面并可供冷却介质进出的冷却通道。本实用新型提供的类单晶铸锭炉的冷却装置，将具有冷却通道的导热板设置在坩埚的底部，并通过百叶装置来调节热量的辐射量，与现有技术中隔热笼上移或石墨块带动坩埚下移的方式相比，其温度变化会直接发生在坩埚的底面上，而不是坩埚底部的边缘位置，使得坩埚正底部的温度变化能够得到更加精确的控制，提高了类单晶的生成率和生成质量。本实用新型还提供了一种具有上述冷却装置的类单晶铸锭炉。

Description

一种类单晶铸锭炉及其冷却装置

技术领域

本实用新型涉及类单晶硅锭生产技术领域，更具体地说，涉及一种类单晶铸锭炉的冷却装置，本实用新型还涉及一种具有上述冷却装置的类单晶铸锭炉。

背景技术

太阳能电池的主要生产原料一般包括单晶硅和多晶硅，其中，单晶硅光电转换效率高于多晶硅，但是其生产成本较高，而多晶硅虽然生产成本相对较低，但是其光电转换效率远低于单晶硅，所以无论是单晶硅还是多晶硅其都因自身缺点而在一定程度上阻碍了太阳能电池的发展。

为了增强自身竞争力，许多太阳能电池生产厂家都致力于改进单晶硅和多晶硅的生产方法，以期弥补原料自身缺点而避免对产品成本和质量造成制约。经过不断的研究，最终人们发现了一种介于单晶硅和多晶硅之间的硅晶体——类单晶，即为准单晶，经过测试其光电转换效率远高于多晶硅。类单晶的生产过程是基于多晶硅的生产工艺，在坩埚底部放入籽晶（籽晶即为单晶硅，其作为复制样本），在籽晶的上部放置多晶硅原料，然后将坩埚及其内部的籽晶和多晶硅原料一同放入多晶炉中，进行加热进而将多晶硅原料熔化，并在籽晶的引导下使多晶硅溶液由靠近籽晶的部位开始生长，得到的晶体即为类单晶。

在上述过程中，需要使放于坩埚底部的籽晶在整个类单晶生长的过程中始终保持固体状态而不能熔化，且晶体生长时需要从靠近籽晶的坩埚底部开始长晶，并保证生长出来的晶体为大晶粒的类单晶，这就需要对坩埚的正底部进行精确的温度控制，因此控制类单晶生长时的温度变化就成为类单晶生产的关键环节。在现有技术中，多晶炉在生产类单晶时，如图1所示，其用于改变坩埚01底部温度的方式是使原本在水平位置对应的坩埚01和隔热笼02中的一者沿竖直方向移动，即或者使套在坩埚01外围的隔热笼02向上移动，使坩埚01底部脱离隔热笼02而进行散热，或者控制支撑坩埚01的石墨块03向下移动，使其带动坩埚01下移，同样使坩埚01底部脱离隔热笼02而进行散热。但是，无论是隔热笼02上移还是石墨块03带动坩埚01下移，其温度变化最大的部位是坩埚01底部的边缘位置，其正底部温度变化相对较小，温度控制精确度较低，影响了类单晶的生成率和生成质量。

综上所述，如何更加精确控制坩埚正底部的温度变化，进而提高类单晶的生成率和生成质量，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种类单晶铸锭炉的冷却装置，其能够更加精确控制坩埚正底部的温度变化，进而提高了类单晶的生成率和生成质量。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种类单晶铸锭炉的冷却装置，其包括：

设置在类单晶铸锭炉的石墨块底部且具有可开合叶片的百叶装置；

设置在所述百叶装置底部的导热板；

设置在所述导热板表面并可供冷却介质进出的冷却通道。

优选的，上述类单晶铸锭炉的冷却装置中，所述导热板为铜板，并通过不锈钢支柱与所述类单晶铸锭炉的底部连接，且所述冷却通道设置在所述导热板的底面上。

优选的，上述类单晶铸锭炉的冷却装置中，所述冷却通道用于输入和输出冷却液的输入管和输出管与所述导热板垂直设置，且所述输入管和输出管的轴线均靠近所述导热板的中心。

优选的，上述类单晶铸锭炉的冷却装置中，所述叶片为多个，且多个所述叶片通过两个支撑板组合连接。

优选的，上述类单晶铸锭炉的冷却装置中，所述叶片包括：

作为所述叶片主体的硬毡；

通过螺栓设置在所述硬毡上的衬板；

通过连接件与所述衬板连接的两个连接杆，两个所述连接杆分别与所述支撑板可转动连接；

设置在所述衬板和所述硬毡之间的软毡。

优选的，上述类单晶铸锭炉的冷却装置中，两个所述连接杆中的一者与驱动装置连接，且可通过类单晶铸锭炉的控制装置控制其旋转方向和角度。

优选的，上述类单晶铸锭炉的冷却装置中，所述硬毡与其他所述叶片的接触面为阶梯面。

优选的，上述类单晶铸锭炉的冷却装置中，所述衬板和所述支撑板均为CC板。

优选的，上述类单晶铸锭炉的冷却装置中，所述导热板为矩形板，所述冷却介质为水。

基于上述提供的冷却装置，本实用新型还提供了一种类单晶铸锭炉，其具有上述任意一项所述的冷却装置。

本实用新型提供的类单晶铸锭炉的冷却装置中，在石墨块的底部设置了百叶装置，在百叶装置的底部设置了导热板，且导热板表面设置有冷却通道，当坩埚需要降温时，调节百叶装置的叶片开度，使得相邻叶片之间的空隙增大，进而使坩埚底部的热量能够更多的通过叶片之间的空隙辐射到位于百叶装置底部的导热板上，使冷却通道内的冷却介质将热量吸收并带出类单晶铸锭炉；当坩埚底部需要升温时，调节叶片开度，使得相邻叶片之间的空隙减小，甚至将叶片闭合，使坩埚底部的热量被百叶装置阻挡而无法辐射到导热板上，以减少热量的损失，坩埚底部的温度得以保持或增加。本实用新型提供的类单晶铸锭炉的冷却装置，将具有冷却通道的导热板设置在坩埚的底部，并通过百叶装置来调节热量的辐射量，与现有技术中隔热笼上移或石墨块带动坩埚下移的方式相比，其温度变化会直接发生在坩埚的底面上，而不是坩埚底部的边缘位置，使得坩埚正底部的温度变化能够得到更加精确的控制，提高了类单晶的生成率和生成质量。本实用新型还提供了一种具有上述冷却装置的类单晶铸锭炉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的多晶炉中坩埚、石墨块和隔热笼的配合示意图；

图2为本实用新型实施例提供的类单晶铸锭炉主体部分的结构示意图；

图3为导热板、冷却通道、输入管和输出管的结构示意图；

图4为百叶装置的结构示意图；

图5为叶片的爆炸图。

以上图1-图5中：

坩埚01、隔热笼02、石墨块03；

类单晶铸锭炉1、石墨块2、叶片3、百叶装置4、导热板5、冷却通道6、输入管7、输出管8、支撑板9、坩埚10、硬毡31、衬板32、连接件33、连接杆34、软毡35。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方式进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

本实用新型提供了一种类单晶铸锭炉的冷却装置，其能够更加精确控制坩埚正底部的温度变化，进而提高了类单晶的生成率和生成质量。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图2-图5所示，本实用新型实施例提供的类单晶铸锭炉1的冷却装置，其包括：

设置在类单晶铸锭炉1的石墨块2底部且具有可开合叶片3的百叶装置4；

设置在百叶装置4底部的导热板5；

设置在导热板5表面并可供冷却介质进出的冷却通道6。

本实施例提供的类单晶铸锭炉1的冷却装置中，在石墨块2的底部设置了百叶装置4，在百叶装置4的底部设置了导热板5，且导热板5表面设置有冷却通道6，当坩埚10需要降温时，调节百叶装置4的叶片3开度，使得相邻叶片3之间的空隙增大，进而使坩埚10底部的热量能够更多的通过叶片3之间的空隙辐射到位于百叶装置4底部的导热板5上，并使冷却通道6内的冷却介质将热量吸收并带出类单晶铸锭炉1，当坩埚10底部需要升温时，调节叶片3开度，使得相邻叶片3之间的空隙减小，甚至将叶片3闭合，使坩埚10底部的热量被百叶装置4阻挡而无法辐射到导热板5上，以减少热量的损失，坩埚10底部的温度得以保持或增加。

本实施例提供的类单晶铸锭炉1的冷却装置，将具有冷却通道6的导热板5设置在坩埚10的底部，并通过百叶装置4来调节热量的通过量，与现有技术中隔热笼上移或石墨块2带动坩埚10下移的方式相比，其温度变化会直接发生在坩埚10的底面上，而不是坩埚10底部的边缘位置，使得坩埚10正底部的温度变化能够得到更加精确的控制，提高了类单晶的生成率和生成质量。本实用新型还提供了一种具有上述冷却装置的类单晶铸锭炉1。

为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的类单晶铸锭炉1的冷却装置中，导热板5为铜板，且冷却通道6设置在导热板5的底面上。在本实施例中，导热板5的材料选择铜板，是因为铜板的导热性能与其他金属相比，其性能更加优良，且将冷却通道6设置在导热板5的底面上，是为了避免因冷却通道6的阻挡，而影响导热板5接收热辐射的面积，无法将铜的良好导热性能充分发挥。导热板5通过四个不锈钢支柱与类单晶铸锭炉1的底部连接，且连接部位为类单晶铸锭炉1底部的四个槽体。

如图3所示，冷却通道6用于输入和输出冷却液的输入管7和输出管8与导热板5垂直设置，且输入管7和输出管8的轴线均靠近导热管的中心。此种设置方式可以最大程度的减少输入管7和输出管8在类单晶铸锭炉1内的悬空，因为输入管7和输出管8在类单晶铸锭炉1内悬空的长度越大，路线越弯曲，类单晶铸锭炉1工作时的安全隐患就越大，因此，将输入管7和输出管8与导热板5垂直设置，且输入管7和输出管8的轴线均靠近导热管的中心，以尽量降低安全隐患。

如图4所示，百叶装置4中的叶片3为多个，且多个叶片3通过两个支撑板9组合连接。在此百叶装置4中，叶片3设置为多个，并通过分别设置在多个叶片3两侧的支撑板9将其组合连接，使其与百叶窗的结构类似。当然，在两个支撑板9之间也可以设置一个面积能够完全遮挡坩埚10底部的叶片3。

具体的，如图5所示，叶片3包括：

作为叶片3主体的硬毡31；

通过螺栓设置在硬毡31上的衬板32；

通过连接件33与衬板32连接的两个连接杆34，两个连接杆34分别与支撑板9可转动连接；

设置在衬板32和硬毡31之间的软毡35。

在本实施例中，硬毡31作为叶片3的主体，主要起到阻挡热量的作用，因为硬毡31的隔热性能较好，所以将其作为阻挡热量的主要部件，当然此主体的材料并不仅限于硬毡31，还可以是玻璃纤维棉等隔热性能良好的材料。衬板32的作用是增大硬毡31的结构牢固性，使其与连接件33进行连接时具有一定的强度，连接效果更佳。连接杆34将叶片3的主体可转动的设置在支撑板9上，使得叶片3能够在支撑板9上转动，以使多个叶片3能够配合开合，进而使热量顺利穿过百叶装置4。软毡35的作用是增强衬板32与硬毡31连接时的密封性，以避免热量在此处散失。

具体的，两个连接杆34中的一者与驱动装置连接，且可通过类单晶铸锭炉1的控制装置控制其旋转方向和角度。两个连接杆34的长度不同，如图5所示，其中，较长的连接杆34在起到连接作用的同时，还要与驱动装置连接，以使驱动装置带动其转动，进而带动叶片3主体转动，使得叶片3能够自动开合。此外，通过控制装置控制连接杆34的旋转方向和角度，即控制装置通过控制驱动装置来实现控制叶片3的旋转方向和角度，以提高百叶装置4的控制精度和自动化程度。

更进一步的，为了增强多个叶片3之间处于闭合状态时的密闭性，将硬毡31与其他叶片3的接触面设置为阶梯面，如图5所示。此阶梯状的接触面能够提高闭合密闭性，以减少坩埚10需要升温或保温时热量从闭合叶片3之间穿过，减少热量损失，提高温度控制的精确程度。

具体的，衬板32和支撑板9均为CC板。CC板具有耐高温特性，其不会受到类单晶铸锭炉1高温环境的影响。

优选的，导热板5为矩形板，冷却介质为水。导热板5只要能够覆盖坩埚10的底面即可使其实现工作目的，对导热板5的具体形状不做限定，导热板5优选为与坩埚10底面形状相同的矩形板。

基于上述实施例中提供的冷却装置，本实用新型实施例还提供了一种类单晶铸锭炉，该类单晶铸锭炉具有上述实施例中提供的冷却装置。

由于该类单晶铸锭炉采用了上述实施例提供的冷却装置，所以类单晶铸锭炉由冷却装置带来的有益效果请参考上述实施例中相应的部分，在此不再赘述。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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)

1.一种类单晶铸锭炉的冷却装置，其特征在于，包括：

设置在类单晶铸锭炉（1）的石墨块（2）底部且具有可开合叶片（3）的百叶装置（4）；

设置在所述百叶装置（4）底部的导热板（5）；

设置在所述导热板（5）表面并可供冷却介质进出的冷却通道（6）。

2.根据权利要求1所述的类单晶铸锭炉的冷却装置，其特征在于，所述导热板（5）为铜板，并通过不锈钢支柱与所述类单晶铸锭炉（1）的底部连接，且所述冷却通道（6）设置在所述导热板（5）的底面上。

3.根据权利要求2所述的类单晶铸锭炉的冷却装置，其特征在于，所述冷却通道（6）用于输入和输出冷却液的输入管（7）和输出管（8）与所述导热板（5）垂直设置，且所述输入管（7）和输出管（8）的轴线均靠近所述导热板（5）的中心。

4.根据权利要求1所述的类单晶铸锭炉的冷却装置，其特征在于，所述叶片（3）为多个，且多个所述叶片（3）通过两个支撑板（9）组合连接。

5.根据权利要求4所述的类单晶铸锭炉的冷却装置，其特征在于，所述叶片（3）包括：

作为所述叶片（1）主体的硬毡（31）；

通过螺栓设置在所述硬毡（31）上的衬板（32）；

通过连接件（33）与所述衬板（32）连接的两个连接杆（34），两个所述连接杆（34）分别与所述支撑板（9）可转动连接；

设置在所述衬板（32）和所述硬毡（31）之间的软毡（35）。

6.根据权利要求5所述的类单晶铸锭炉的冷却装置，其特征在于，两个所述连接杆（34）中的一者与驱动装置连接，且可通过类单晶铸锭炉的控制装置控制其旋转方向和角度。

7.根据权利要求5所述的类单晶铸锭炉的冷却装置，其特征在于，所述硬毡（31）与其他所述叶片（3）的接触面为阶梯面。

8.根据权利要求5所述的类单晶铸锭炉的冷却装置，其特征在于，所述衬板（32）和所述支撑板（9）均为CC板。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的类单晶铸锭炉的冷却装置，其特征在于，所述导热板（5）为矩形板，所述冷却介质为水。

10.一种类单晶铸锭炉，其特征在于，其具有上述权利要求1-9中任意一项所述的冷却装置。

Images