CN205275781U - 制备高效多晶的新型热场的g6铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的一种制备高效多晶的新型热场的G6铸锭炉，其特征在于该铸锭炉内设置有隔热笼组件（1），隔热笼组件（1）内设置有DS定向凝固块（4），DS定向凝固块（4）上设置有坩埚（7），位于坩埚（7）外隔热笼组件（1）内的区域设置有加热器组件，加热器组件包括设置有坩埚（7）正上方的顶部石墨加热器组件（2）以及位于坩埚（7）四周的侧部石墨加热器组件（3），所述坩埚（7）的外侧壁设置有石墨护板（6），所述坩埚（7）的上方设置有盖板（5），顶部石墨加热器组件（2）以及侧部石墨加热器组件（3）功率比为1.5±0.1。该制备高效多晶的新型热场的G6铸锭炉具有提高产品质量的优点。

Description

制备高效多晶的新型热场的G6铸锭炉

技术领域

本实用新型涉及一种制备高效多晶的新型热场的G6铸锭炉。

背景技术

光伏行业发展至今，晶体硅电池凭借高效率和稳定性占居主导地位，其中又以多晶硅电池为主。近几年，通过设备和技术改进，多晶硅电池在同业竞争中的价格差距越来越小，因此，提高多晶硅转换效率成为光伏企业寻求新发展的主要竞争手段。

当前铸造高效多晶主要有两种方法，即全熔工艺和半熔工艺。两种方式均依靠坩埚底部高效层形核，区别在于前者为异质形核，后者为同质形核，然后在晶核基础上完成晶体生长。众所周知，长达80h的铸造周期，使硅锭内部产生很大的热应力，热应力会直接导致大量的晶体缺陷产生，而细小、均匀的多晶晶核，能够有效降低硅锭应力，消弭缺陷。因此，确保优良的形核效果是降低缺陷，提升效率的关键。

目前JYT-G6多晶铸锭炉为五面加热，且侧部发热功率远高于顶部，这种结构导致热场内横向温度梯度拉大，即铸锭过程中，坩埚中心区域硅料温度低，边缘温度高，导致熔化及长晶界面中心凸起。对于全熔工艺，温度梯度大会导致坩埚中心形成过冷区，使形核稳定性下降；对于半熔工艺，凸起的熔化界面，不利于边区籽晶的保留，籽晶若被熔掉，形核效果大打折扣。且进入长晶后，过凸的固液界面也会加剧生长应力，伴生大量的位错等晶体缺陷，直接影响硅锭良品率和电池转换效率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种提高产品质量的制备高效多晶的新型热场的G6铸锭炉。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种制备高效多晶的新型热场的G铸锭炉，其特征在于该铸锭炉内设置有隔热笼组件，隔热笼组件内设置有DS定向凝固块，DS定向凝固块上设置有坩埚，DS定向凝固块的底部通过支撑柱固定，位于坩埚外隔热笼组件内的区域设置有加热器组件，加热器组件包括设置有坩埚正上方的顶部石墨加热器组件以及位于坩埚四周的侧部石墨加热器组件，所述坩埚的外侧壁设置有石墨护板，所述坩埚的上方设置有盖板，所述盖板搁置于石墨护板的顶部，顶部石墨加热器组件以及侧部石墨加热器组件功率比为1.5±0.1。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过调配石墨件阻值，提升了顶部石墨加热器组件以及侧部石墨加热器组件的热辐射功率比，有效降低热场内横向温度梯度，使坩埚中心与边缘区域温度分布更均衡，从而让过凸的固液界面趋于水平，有效解决了热场固有缺陷。

实际生产中，应用于全熔工艺，坩埚底部熔蚀均匀无死角，截断后晶粒细小圆润，品质稳定性高。应用于半熔工艺，抑制了过凸的熔化界面，边区籽晶保有率明显提升，确保了测量成功率。同时，熔化界面平缓，提升了籽晶预留高度的可控性，通过调整籽晶高度，达到降低底部截断。晶粒品质与成品得率均有提升。

均衡的热场分布，利于晶体沿垂直方向生长为柱状晶，硅锭表面平整，长晶不良现象显著改善，裂纹反翘基本解决。

该热场满足全熔及半熔高效铸锭，起到保护籽晶，促进形核的作用，并使多晶硅晶粒细小而均匀，有效降低位错密度，消除硅锭基体内热应力。另外均衡的热场分布，有利于晶粒在垂直方向上生长柱状晶，抑制位错等晶体生长缺陷，为提高电池转换效率打下基础。

因此本实用新型制备高效多晶的新型热场的G6铸锭炉具有提高产品质量的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中：

隔热笼组件1

顶部石墨加热器组件2

侧部石墨加热器组件3

DS定向凝固块4

盖板5

石墨护板6

坩埚7。

具体实施方式

参见图1，本实用新型涉及的一种制备高效多晶的新型热场的G6铸锭炉，该铸锭炉内设置有隔热笼组件1，隔热笼组件1内设置有DS定向凝固块4，DS定向凝固块4上设置有坩埚7，DS定向凝固块4的底部通过支撑柱固定，位于坩埚7外隔热笼组件1内的区域设置有加热器组件，加热器组件包括设置有坩埚7正上方的顶部石墨加热器组件2以及位于坩埚7四周的侧部石墨加热器组件3，所述坩埚7的外侧壁设置有石墨护板6，所述坩埚7的上方设置有盖板5，所述盖板5搁置于石墨护板6的顶部。

实际运行中，由顶部石墨加热器组件2以及侧部石墨加热器组件3的辐射提供硅料熔化及长晶所需热量，依靠隔热笼提升打开热场，完成DS定向凝固块辐射散热，从而提供可控的温度梯度，实现对熔化和长晶的准确控制。

五面加热的铸锭炉型，本身具有固液界面凸起的缺陷。G6铸锭炉为单电源控制，顶部石墨加热器组件2以及侧部石墨加热器组件3的功率比在0.6-0.7之间，且无内置参数（不可调），这种功率分配扩大了热场横向温度梯度，诱使固液界面更加凸起，加剧了热场固有缺陷，不利于晶体熔化生长的稳定性。

根据发热原理：P=U²/R，其中电阻R=ρ*l/S。在功率、电压一定的前提下，重新分配顶部石墨加热器组件2以及侧部石墨加热器组件3阻值，设计出新型加热组件，达到顶、侧辐射功率比倒置目的。有效抑制过凸的固液界面，弥补了原热场缺陷。

设计三组加热器，顶部石墨加热器组件2以及侧部石墨加热器组件3功率比分别为1.3±0.1，1.5±0.1，1.7±0.1。通过持续工艺调整，确认比例为1.5±0.1效果最理想。具体实验结果详见实例。

此项发明适用于G6铸锭炉，投炉重量控制范围800-850kg，能同时满足全熔和半熔工艺要求，与原热场相比可控性更高。

Claims (1)

1.一种制备高效多晶的新型热场的G6铸锭炉，其特征在于该铸锭炉内设置有隔热笼组件（1），隔热笼组件（1）内设置有DS定向凝固块（4），DS定向凝固块（4）上设置有坩埚（7），DS定向凝固块（4）的底部通过支撑柱固定，位于坩埚（7）外隔热笼组件（1）内的区域设置有加热器组件，加热器组件包括设置有坩埚（7）正上方的顶部石墨加热器组件（2）以及位于坩埚（7）四周的侧部石墨加热器组件（3），所述坩埚（7）的外侧壁设置有石墨护板（6），所述坩埚（7）的上方设置有盖板（5），所述盖板（5）搁置于石墨护板（6）的顶部，顶部石墨加热器组件（2）以及侧部石墨加热器组件（3）功率比为1.5±0.1。