CN203668553U - 一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置，它包括：炉壁、隔热层、加热器、坩埚、热交换器、隔热条、石墨柱、水冷盘、水冷盘升降机构、活动隔热层移动机构和活动隔热层，所述的炉壁内设有坩埚，所述的坩埚的外侧设有加热器，加热器的外侧设有隔热层，隔热层的下部设有活动隔热层移动机构，活动隔热层移动机构上设有活动隔热层，坩埚的下部设有热交换器，热交换器的两侧设有隔热条，热交换器的下部设有水冷盘，所述的水冷盘与水冷盘升降机构固设，水冷盘升降机构的两侧设有石墨柱，该装置能有效提高铸锭成品率，降低多晶硅锭能耗，解决长晶中后期长晶动力不足的矛盾。

Description

一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置

技术领域

本实用新型涉光伏行业的多晶硅铸锭炉的热场结构，具体是一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置。

背景技术

在快速发展的光伏行业，晶体硅电池凭借其高效率和稳定性占据了绝大部分的份额，其中多晶硅电池以其低成本、高效率、低光衰等优势，具有较高的性价比和竞争优势，因而成为当前市场上占据份额最大的光伏电池。

多晶硅主要采用定向凝固的方式制造，即将硅料装在石英坩埚内，在真空炉内用电阻加热的方式将硅料融化，然后从底部冷却，硅液从坩埚底部开始向上逐渐凝固，最后得到多晶硅锭，目前市场上使用的铸锭炉热场按照底部冷却方式主要分为三种，一种是侧隔热层提升式；一种是底隔热板下降式；一种是底部隔热板横向打开式，其中以前两种为主。

三种热场均是在长晶阶段将热场底部隔热层打开，进行坩埚底部冷却。然而，隔热层打开后整个热场将和外部相通，致使坩埚侧面温度降低，温度梯度加大，影响了晶粒的垂直生长。同时，当前的一些新铸锭工艺，要求在硅料融化的过程中保持坩埚底部温度较低，当前的做法是在硅料融化中后期和长晶过程中需要打开隔热笼，这样就增加了化料的能耗，同时延长了硅料融化时间，增加了粘锅的几率。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能优化硅锭晶粒装置，提高铸锭成品率，降低多晶硅锭能耗的太阳电池用多晶硅铸锭热场装置。

技术方案：本实用新型所述的一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置，它包括：炉壁、隔热层、加热器、坩埚、热交换器、隔热条、石墨柱、水冷盘、水冷盘升降机构、活动隔热层移动机构和活动隔热层，所述的炉壁内设有坩埚，所述的坩埚的外侧设有加热器，加热器的外侧设有隔热层，隔热层的下部设有活动隔热层移动机构，活动隔热层移动机构上设有活动隔热层，坩埚的下部设有热交换器，热交换器的两侧设有隔热条，热交换器的下部设有水冷盘，所述的水冷盘与水冷盘升降机构固设，水冷盘升降机构的两侧设有石墨柱。

所述的隔热层由上隔热层、侧隔热层、和底隔热层组成。

所述的底隔热层上设有孔，该孔的直径大于水冷盘的直径。

所述的加热器由上加热器和侧加热器组成。

所述的隔热条由上隔热条和下隔热条组成

所述的水冷盘由铜板和水冷管组成。

有益效果：本实用新型所述的一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置，与现有技术相比，具有以下优点：

1、使用本实用新型将热场分割为上、下两室，能够减少热场四周热量散失，减少硅液横向温度梯度，优化柱状晶垂直生长，同时降低铸锭能耗； 

2、采用水冷盘方式带走坩埚底部热量，有利于提高坩埚内垂直温度梯度，能够有效解决长晶中后期长晶动力不足的矛盾；

3、通过控制水流量控制水冷盘带走热量，有利于调铸锭不同阶段坩埚底部散热速度，优化不同阶段晶体生长。

附图说明

图1为硅料融化阶段时本实用新型的结构示意图；

图2.为长晶阶段时本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1、图2所示，本实用新型所述的一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置，它包括：炉壁1、隔热层2、加热器3、坩埚4、热交换器5、隔热条6、石墨柱7、水冷盘8、水冷盘升降机构9、活动隔热层移动机构10和活动隔热层11。

所述的炉壁1内设有坩埚4，所述的坩埚4的外侧设有加热器3，加热器3由上加热器31和侧加热器32组成，分别位于坩埚4的上部和侧面，加热器3的外侧设有隔热层2，所述的隔热层2由上隔热层21、侧隔热层22以及底隔热层23组成，上隔热层21、侧隔热层22层固定在上炉41上，底隔热层23固定在下炉体42上，底隔热层23上有直径大于水冷盘8的直径的孔231，打开或者关闭孔231通过移动隔热层2的下部设有的活动隔热层11实现，活动隔热层11的下方设有活动隔热层移动机构10，通过活动隔热层移动机构10实现平移，隔热层11关闭时，活动隔热层11与底隔热层23、侧隔热层22、上隔热层21组成封闭结构；所述的隔热条6由上隔热条61和下隔热条62组成，上隔热条61和下隔热条62皆为环形结构，由至少一层固化碳毡组成，上隔热条61固定在侧隔热层22内壁四周，下隔热条62固定在热交换器5底部四周，炉体闭合时，上隔热条61和下隔热条62互相贴合；所述的水冷盘8位于热交换器5的底部，水冷盘8由铜板和水冷管组成，水冷盘9与水冷盘升降机构10固设并通过水冷盘升降机构10实现上下移动，如图2所示，水冷盘8位于上位时其上表面与热交换器5下表面紧贴，如图1所示，位于下位时，水冷盘8位于活动隔热层11以下；

如图1所示，在硅料融化阶段，活动隔热层11关闭，整个热场为密闭结构，水冷盘8位于活动隔热层11以下，停留在热场以外。

如图2所示，在长晶阶段，活动隔热层11打开，水冷盘8上移，直到其上表面与热交换器5的底面紧贴，同时，通过调节水冷盘8上设有的水管内的水流量，控制水冷盘8带走热量的速度从而控制长晶速度，水流量控制范围为1~10m3/h。

Claims (7)

1.一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置，其特征在于：它包括：炉壁（1）、隔热层（2）、加热器（3）、坩埚（4）、热交换器（5）、隔热条（6）、石墨柱（7）、水冷盘（8）、水冷盘升降机构（9）、活动隔热层移动机构（10）和活动隔热层（11），所述的炉壁（1）内设有坩埚（4），所述的坩埚（4）的外侧设有加热器（3），加热器（3）的外侧设有隔热层（2），隔热层（2）的下部设有活动隔热层移动机构（10），活动隔热层移动机构（10）上设有活动隔热层（11），坩埚（4）的下部设有热交换器（5），热交换器（5）的两侧设有隔热条（6），热交换器（5）的下部设有水冷盘（9），所述的水冷盘（9）与水冷盘升降机构（10）固设，水冷盘升降机构（10）的两侧设有石墨柱（8）。

2.根据权利要求1所述的一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置，其特征在于：所述的隔热层（2）由上隔热层（21）、侧隔热层（22）、和底隔热层（23）组成。

3.根据权利要求2所述的一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置，其特征在于：所述的底隔热层（23）上设有孔（231）。

4.根据权利要求3所述的一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置，其特征在于：所述的孔(231)的直径大于水冷盘（9）的直径。

5.根据权利要求1所述的一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置，其特征在于：所述的加热器（3）由上加热器（31）和侧加热器（32）组成。

6.根据权利要求1所述的一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置，其特征在于：所述的隔热条（6）由上隔热条（61）和下隔热条（62）组成。

7.根据权利要求1所述的一种太阳电池用多晶硅铸锭热场装置，其特征在于：所述的水冷盘（8）由铜板和水冷管组成。

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