CN202925149U - 一种用于消除多晶硅锭微晶的热场结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，应用于多晶硅铸锭炉，其核心改进点在于，在隔热保温底板上设置有辅助保暖结构。本实用新型提供的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，应用于多晶硅铸锭炉，通过在隔热保温底板上设置有辅助保暖结构，减小了坩埚下方的温度差值，在竖直方向上提供了更为缓和的温度梯度，改善了多晶硅铸锭炉内的热场构造，使铸锭炉运行至长晶阶初期时，生成一个更平稳的生长界面，中间温度梯度减慢，更有利于硅锭的定向固化，消除微晶。

Description

一种用于消除多晶硅锭微晶的热场结构

技术领域

本实用新型涉及光伏技术领域，特别涉及一种用于消除多晶硅锭微晶的热场结构。

背景技术

多晶硅铸锭炉是应用于太阳能电池制造行业第一个工序，将硅料熔化并制作成硅锭。

目前。多晶硅铸锭炉制作出的硅锭经常内部含有微晶，包含微晶的硅片做成太阳能电池片发电效率极低，对太阳能电池组件功率输出有很大的影响。

现有技术中可以通过调整长晶工艺和调整硅料配比来解决此问题。然而通过调整长晶速率来消除微晶需要花费大量的时间和精力，因为每台铸锭炉都需进行实验和跟踪；另一方面，硅料受材料厂家生产工艺的影响较大，很难实现预达到的效果。

因此，针对上述问题，如何改进现有的多晶硅铸锭炉，以达到方便有效消除微晶的目的，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，通过对多晶硅铸锭炉热场结构的改造直接改善了长晶时热场内的温度梯度，使长晶过程平稳，从而消除微晶的出现。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，应用于多晶硅铸锭炉，在隔热保温底板上设置有辅助保暖结构。

优选的，所述辅助保暖结构具体为铺设在所述隔热保温底板上表面的保温碳毡。

优选的，所述保温碳毡具体为三角形。

优选的，所述保温碳毡具体为三层。

优选的，设置在所述坩埚周围的侧面加热器靠近于所述坩埚的底部。

优选的，所述侧面加热器与所述坩埚的底部沿高度方向的距离具体为166.6mm。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，应用于多晶硅铸锭炉，通过在隔热保温底板上设置有辅助保暖结构，减小了坩埚下方的温度差值，在竖直方向上提供了更为缓和的温度梯度，改善了多晶硅铸锭炉内的热场构造，使铸锭炉运行至长晶阶初期时，生成一个更平稳的生长界面，中间温度梯度减慢，更有利于硅锭的定向固化，消除微晶。

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为现有技术中多晶硅铸锭炉的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的多晶硅铸锭炉的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的多晶硅铸锭炉其保温碳毡设置在隔热保温底板上的结构示意图。

其中，1为炉体，2为坩埚，3为隔热保温底板，4为侧面加热器，5为保温碳毡。

具体实施方式

本实用新型公开了一种用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，通过对多晶硅铸锭炉热场结构的改造直接改善了长晶时热场内的温度梯度，使长晶过程平稳，从而消除微晶的出现。

为了便于理解，现将本实用新型涉及到的技术名词解释如下：

微晶（micro-crystal）：是指每颗晶粒只由几千个或几万个晶胞并置而成的晶体，从一个晶轴的方向来说这种晶体只重复了约几十个周期。微晶的比表面大，表面吸附性能、表面活性等相当突出。可将实验上给出衍射峰(或粉晶衍射弧线)已有明显增宽、弥散的颗粒线度尺寸在(100～2000)×10-10m范围的晶体称作微晶，这是由晶体向无定形体过渡的一种存在形态。如炭黑即是一种由数以千或万计的晶胞并置而成的微晶，在摄取的炭黑粉晶衍射图中001型的002衍射峰特别弥散，而100与110衍射则较明锐，这表明c轴方向的周期比a和b轴方向的周期重复数要小得多，微晶是一种亚稳态，它转化为晶态时会释放出一定的晶化热。

多晶硅铸锭炉热场：多晶硅铸锭过程中，其所处的环境即为多晶硅铸锭炉热场。通过该热场为硅料提供融化所需的热能，还能够在长晶过程中生成合理的温度梯度，以便得到沿一定方向生长的多晶硅锭。

图1为现有技术中多晶硅铸锭炉的结构示意图，其中1为炉体，围成炉体腔室，坩埚2设置在其中，放置在热交换台上，并处于由隔热保温笼内、隔热保温顶板和隔热保温底板3围成的热场腔室内，坩埚2与其四周的隔热保温笼之间还设置有侧面加热器4。

在加工多晶硅锭的过程中，硅料在上述坩埚2内加热融化到一定温度，之后隔热保温底板3相对于隔热保温笼下降，使坩埚2处于的热场腔室下方部分开放，热量从上述热场腔室向炉体1围成的腔室散发，同时坩埚2通过坩埚底板和热交换台发生热交换，从而使坩埚2底部的温度降低，发生结晶现象，并在热场腔室内形成上高下低的温度差，在硅锭的结晶面上形成一个沿竖直方向的温度场，使硅锭定向结晶，最后进过热处理和冷却等阶段形成多晶硅锭。

本实用新型提供的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，为了消除多晶铸锭炉铸锭时硅锭内部微晶的出现，我们依据微晶的形成原理，通过对热场的重新设计解决此问题。

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。

请参阅图2和图3，图2为本实用新型实施例提供的多晶硅铸锭炉的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的多晶硅铸锭炉其保温碳毡设置在隔热保温底板上的结构示意图。

通过对热场的重新设计解决此问题。

本实用新型实施例提供的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，应用于多晶硅铸锭炉，其核心改进点在于，在隔热保温底板3上设置有辅助保暖结构。结合上述多晶硅锭的加工过程可知，设置在隔热保温底板3的辅助保暖结构，能够在热场腔室与炉体腔室热交换的过程中，降低两者之间的温度差，在竖直方向上提供了更为缓和的温度梯度，改善了多晶硅铸锭炉内的热场构造。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，应用于多晶硅铸锭炉，通过在隔热保温底板3上设置有辅助保暖结构，减小了坩埚2下方的温度差值，在竖直方向上提供了更为缓和的温度梯度，改善了多晶硅铸锭炉内的热场构造，使铸锭炉运行至长晶阶初期时，生成一个更平稳的生长界面，中间温度梯度减慢，更有利于硅锭的定向固化，消除微晶。

在本实施例中，辅助保暖结构具体为铺设在隔热保温底板3上表面的保温碳毡5。这样的结构保温效果良好，同时还具有实现性强、方法简便和容易推广的优点。当然，在此只是给出了较为优选的实现形式，辅助保暖结构还可以采用其他方式，本领域技术人员能够根据实际情况进行相应的选择，在此不再赘述。

作为优选，保温碳毡5具体为三角形。通过多次的实验表明，与圆形或者其他形状相比，三角形的保温碳毡5能够为多晶硅锭的加工过程提供更为合理的热场构造，最终得到高品质的成品。

进一步的，保温碳毡5具体为三层，其结构如图3所示。

本实用新型实施例提供的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，设置在坩埚2周围的侧面加热器4靠近于坩埚2的底部。通过加长侧面加热器4的悬臂，让四周的侧面加热器4更加接近坩埚2的底部，增加硅锭底部受热，使硅锭底部生长界面更平稳、长晶速率更稳定，节约能源，消除微晶的形成。

请参阅图1和图2，侧面加热器4与坩埚2的底部沿高度方向的距离具体为166.6mm，与现有技术中的186.6相比，更加靠近于坩埚2的底部。当然，在此只是根据实际情况给出了距离的具体数值，本领域技术人员能够根据实际情况进行相应的调整，在此不再赘述。

综上所述，本实用新型实施例提供的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，依据微晶的形成原理，通过对热场的改造直接改善了长晶时热场内的温度梯度，使长晶过程平稳，从而消除微晶的出现，具有实现性强、方法简便和容易推广的特点。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

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 (6)

1.一种用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，应用于多晶硅铸锭炉，其特征在于，在隔热保温底板上设置有辅助保暖结构。

2.根据权利要求1所述的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，其特征在于，所述辅助保暖结构具体为铺设在所述隔热保温底板上表面的保温碳毡。

3.根据权利要求2所述的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，其特征在于，所述保温碳毡具体为三角形。

4.根据权利要求3所述的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，其特征在于，所述保温碳毡具体为三层。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，其特征在于，设置在所述坩埚周围的侧面加热器靠近于所述坩埚的底部。

6.根据权利要求5所述的用于消除多晶硅锭微晶的热场结构，其特征在于，所述侧面加热器与所述坩埚的底部沿高度方向的距离具体为166.6mm。

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