CN203558860U - 应用于多晶硅定向凝固提纯的石墨护板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于多晶硅提纯领域，具体涉及一种应用于多晶硅定向凝固提纯的石墨护板，包括坩埚底护板和坩埚壁护板，坩埚底护板上表面开设有圆形凹槽，坩埚壁护板位于圆形凹槽内，其特征在于坩埚壁护板沿圆周方向等分成石墨片，相邻石墨片间有缝隙。本实用新型所具有的有益效果是：（1）装置结构改造简单，可以有效的提高定向凝固提纯效果；（2）由于坩埚壁护板是分体式结构，部分损坏时可以方便更换，从而有效的降低成本。
Description
技术领域
本实用新型属于多晶硅提纯领域，具体涉及一种应用于多晶硅定向凝固提纯的石墨护板。
背景技术
目前，我国已成为世界能源生产和消费大国，但人均能源消费水平还很低。随着经济和社会的不断发展，我国能源需求将持续增长，针对目前的能源紧张状况，世界各国都在进行深刻的思考，并努力提高能源利用效率，促进可再生能源的开发和应用，减少对进口石油的依赖，加强能源安全。
作为可再生能源的重要发展方向之一的太阳能光伏发电近年来发展迅猛，其所占比重越来越大。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，中国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW。预计到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。预计2030年之前，中国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。
太阳能光伏产业的发展依赖于对硅原料的提纯。在对硅原料进行提纯的过程中，存在一个关键的、必不可少的环节，就是对硅原料进行定向凝固提纯，所用到的定向凝固技术广泛应用于冶金提纯领域。利用硅原料中硅与金属杂质之间的分凝系数存在较大差异的这一特点，采用布里奇曼法，利用水冷拉锭机构将石英坩埚慢慢拉出感应线圈的热场，在凝固过程中，坩埚底端的硅液首先开始凝固，为达到分凝平衡，分凝系数小的杂质从凝固的硅中向液态不断扩散分离出来而聚集在液态，随着凝固不断进行，金属杂质在液态中的浓度越来越高，最后在铸锭的顶端凝固下来，凝固完成后在较高温度下保温一段时间，使各成分充分扩散以达到分凝平衡，最后将金属杂质含量较高的一端去除，得到提纯的多晶硅铸锭。
目前，在定向凝固过程中，石英坩埚侧壁及底部需要加装石墨护板，是防止生产过程中石英坩埚破裂导致硅液流出，从而烧坏炉体发生危险。当处于磁场中时，由于石墨发热体的高导电性而在内部产生涡电流，进而进行发热。在熔炼阶段，由于石墨护板与感应线圈之间有石墨发热体，石墨发热体对向内的磁场具有屏蔽作用，石墨护板基本不会受感应磁场的作用而发热。但是，在拉锭过程中时，石墨护板跟随石英坩埚向下运动，慢慢脱离石墨发热体对磁场的屏蔽的范围，开始受到感应磁场的影响，从而会造成刚开始凝固的硅液又重新熔化，需要不断向下拉才能再次凝固，增长了定向凝固的时间，增加了定向提纯的成本，并且严重影响定向凝固提纯的效果。
实用新型内容
根据以上现有技术的不足，本实用新型涉及一种应用于多晶硅定向凝固提纯的石墨护板，通过对原有石墨护板的结构改造，降低感应线圈对石墨护板的影响，减少定向凝固的时间，降低定向提纯多晶硅的成本，有效的避免硅凝固后重熔现象，进而提高定向凝固的提纯效果。
本实用新型所述的一种应用于多晶硅定向凝固提纯的石墨护板，包括坩埚底护板和坩埚壁护板，坩埚底护板上表面开设有圆形凹槽，坩埚壁护板位于圆形凹槽内，坩埚壁护板沿圆周方向等分成石墨片，相邻石墨片间有缝隙。
其中，坩埚壁护板沿圆周方向优选等分成6～12块石墨片。
相邻的石墨片间的缝隙宽度优选为0.5～2mm，根据硅熔体的物理特性，此范围的缝隙即便石英坩埚破碎，硅熔体也不会流出，缝隙宽度小于此范围，对切割或者拼接工艺要求太高，只会增加成本。
坩埚壁护板上部外围优选围绕有石墨卡环，石墨卡环主要起到固定的作用，使坩埚壁护板更加稳定的贴附在石英坩埚外表面。
本实用新型将之前整体式的坩埚壁护板改造成分体式坩埚壁护板，每一块石墨片在自身内部产生感应电流，石墨片之间的电流被缝隙隔断，整体的涡流效应减弱，热生成量也有效的降低，凝固的硅液不会再次熔化，杂质也不会再反向凝固。
本实用新型所具有的有益效果是：（1）装置结构改造简单，可以有效的提高定向凝固提纯效果；（2）由于坩埚壁护板是分体式结构，部分损坏时可以方便更换，从而有效的降低成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图中：1、坩埚底护板 2、坩埚壁护板 3、石墨卡环。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本实用新型做进一步描述。
实施例1
如图1所示，一种应用于多晶硅定向凝固提纯的石墨护板，包括坩埚底护板1和坩埚壁护板2，坩埚底护板1上表面开设有圆形凹槽，坩埚壁护板2位于圆形凹槽内，坩埚壁护板2沿圆周方向等分成石墨片，相邻石墨片间有缝隙。
其中，坩埚壁护板2沿圆周方向等分成6块石墨片。
相邻的石墨片间的缝隙宽度为2mm。
坩埚壁护板2上部外围围绕有石墨卡环3，石墨卡环3主要起到固定的作用，使坩埚壁护板2更加稳定的贴附在石英坩埚外表面。
本实用新型将之前整体式的坩埚壁护板改造成分体式坩埚壁护板2，每一块石墨片在自身内部产生感应电流，石墨片之间的电流被缝隙隔断，整体的涡流效应减弱，热生成量也有效的降低，凝固的硅液不会再次熔化，杂质也不会再反向凝固。
本装置结构改造简单，可以有效的提高定向凝固提纯效果。由于坩埚壁护板2是分体式结构，部分损坏时可以方便更换，从而有效的降低成本。
Claims (4)
1.一种应用于多晶硅定向凝固提纯的石墨护板，包括坩埚底护板和坩埚壁护板，坩埚底护板上表面开设有圆形凹槽，坩埚壁护板位于圆形凹槽内，其特征在于坩埚壁护板沿圆周方向等分成石墨片，相邻石墨片间有缝隙。
2.根据权利要求1所述的应用于多晶硅定向凝固提纯的石墨护板，其特征在于坩埚壁护板沿圆周方向等分成6～12块石墨片。
3.根据权利要求1所述的应用于多晶硅定向凝固提纯的石墨护板，其特征在于相邻的石墨片间的缝隙宽度为0.5～2mm。
4.根据权利要求1所述的应用于多晶硅定向凝固提纯的石墨护板，其特征在于坩埚壁护板上部外围围绕有石墨卡环。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105970287A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-09-28 | 大工（青岛）新能源材料技术研究院有限公司 | 一种可调式石墨坩埚 |
| CN111726898A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-09-29 | 锦州大业炭素制品有限公司 | 一种生产真空感应炉所用大型石墨发热体多块材料粘接方法 |
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2013
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