CN206308445U - 一种铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，属于光伏发电与新能源科技技术领域。该热场装置包括炉体、石英坩埚；侧石墨护板、底石墨护板、侧部加热器、侧部隔热层等。本实用新型所述铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置结构简单、操作方便，可以降低横向温度梯度，实现减小石英坩埚侧壁形核向内生长的角度，有效的减小侧壁斜状晶生长形成的晶体缺陷，可以优化晶体生长的固液界面的平整度，达到中心部分和边角同步生长柱状晶体，提高晶体生长品质。

Description

一种铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置

技术领域

本实用新型涉及一种热场装置，尤其涉及一种铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，属于光伏发电与新能源科技技术领域。

背景技术

光伏产业在新能源中占有重要地位，目前多晶硅太阳能电池已经成为太阳能电池市场主流。单晶硅的拉棒工艺复杂，且成本高，多晶硅的铸锭工艺相对简单，且硅锭利用率高，成本较低，具有较高的性价比和竞争优势，目前国际市场上80%以上为多晶硅太阳能电池。

多晶硅铸锭是将太阳能级原料放到石英坩埚，通过石墨电阻加热，经过加热、熔化、长晶、退火、冷却等工艺步骤，将多晶原料熔融后，生成按一定方向生长的多晶硅锭。多晶铸锭炉热场由隔热笼组件、加热器部件、DS块热交换平台散热部件等组成，DS块既为硅料熔融提供热量，又为晶体生长提供温度梯度场，形成定向凝固，而精确的温度梯度场是生产高品质的多晶硅锭的关键。

铸造多晶硅在晶体生长中由于应力的存在，晶体中形成大量的位错，细小而均匀的多晶晶粒，能够减少晶体缺陷产生。目前生产高效多晶硅锭使用的定向凝固多晶铸锭炉，晶体生长时所需要的温度梯度，是通过热交换平台将热量辐射至夹层有冷却水的炉壁上完成的，传统的铸锭炉通常使用的热交换平台底部包有大面积硬毡，以降低DS块四边角散热快的特性，坩埚侧边靠近侧加热器，在晶体生长过程中温度较高，中心位置温度较低，较大的横向温度梯度导致坩埚侧壁形核向内生长，会加剧晶体缺陷的形成，影响后续晶粒生长品质，从而影响电池转换效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术之缺陷，提供一种铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，该热场装置可以使坩埚底部中间与四周的温度较均匀，在晶体生长过程中形成柱状晶，降低位错缺陷，提高晶体生长品质。

本实用新型所述技术问题是由以下技术方案实现的。

一种铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，其特征在于，该热场装置包括炉体；所述炉体内设置有石英坩埚；所述石英坩埚外部两侧设置有侧石墨护板，且侧石墨护板的高度高于石英坩埚；所述石英坩埚外部底侧设置有底石墨护板；所述侧石墨护板外侧依次设置有侧部加热器、侧部隔热层；所述侧部隔热层下端内侧设置有隔热横条；所述底石墨护板下方设置有DS块热交换平台；所述DS块热交换平台为石墨材料的截面为正方形的长方体结构，在所述DS块热交换平台四周边角处固定隔热碳条；所述DS块热交换平台下方排列设置有垂直于DS块热交换平台的螺栓；所述螺栓穿过底部隔热层；所述侧石墨护板上部设置有顶部加热器，顶部加热器上方设置有顶部隔热层；所述顶部隔热层与侧部隔热层封闭连接。

进一步的，上述铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，所述隔热碳条的宽度为40～50mm、长度为1090～1100mm，厚度为50～60mm；所述DS块热交换平台每个侧边边角处均匀开有三个8*15mm的固定孔，所述每个固定孔通过M8石墨螺栓与隔热碳条连接。

进一步的，上述铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，所述侧隔热碳条与隔热横条的间距为1～2mm。

本实用新型所述的一种铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置结构简单、操作方便，可以降低横向温度梯度，实现减小石英坩埚侧壁形核向内生长的角度，有效的减小侧壁斜状晶生长形成的晶体缺陷，可以优化晶体生长的固液界面的平整度，达到中心部分和边角同步生长柱状晶体，提高晶体生长品质。

附图说明

图1 本实用新型所述铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置示意图；

图2 本实用新型所述隔热碳条固定方式局部示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式以及附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1、图2所示，图中各标号分别为：1. 炉体；2. 石英坩埚；3. 侧石墨护板；4.底石墨护板；5. 侧部加热器；6. 侧部隔热层；7. 隔热横条；8. DS块热交换平台；9. 隔热碳条；10.螺栓；11. 底部隔热层；12. 顶部加热器；13. 顶部隔热层；14. 固定孔；15. M8石墨螺栓。

本实用新型所述的铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，该热场装置包括炉体1；所述炉体1内设置有石英坩埚2；所述石英坩埚2外部两侧设置有侧石墨护板3，且侧石墨护板3的高度高于石英坩埚2；所述石英坩埚2外部底侧设置有底石墨护板4；所述侧石墨护板3外侧依次设置有侧部加热器5、侧部隔热层6；所述侧部隔热层6下端内侧设置有隔热横条7；所述底石墨护板4下方设置有DS块热交换平台8；所述DS块热交换平台8为石墨材料的截面为正方形的长方体结构，在所述DS块热交换平台8四周边角处固定隔热碳条9；所述DS块热交换平台8下方排列设置有垂直于DS块热交换平台8的螺栓10；所述螺栓10穿过底部隔热层11；所述侧石墨护板3上部设置有顶部加热器12，顶部加热器12上方设置有顶部隔热层13；所述顶部隔热层13与侧部隔热层6封闭连接。

进一步的，上述铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，所述隔热碳条9的宽度为40～50mm、长度为1090～1100mm，厚度为50～60mm；所述DS块热交换平台8每个侧边边角处均匀开有三个8*15mm的固定孔14，所述每个固定孔14通过M8石墨螺栓与固定隔热碳条9连接。

更进一步的，上述铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，所述侧隔热碳条9与隔热横条7的间距为1～2mm。

本实用新型所述铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置由顶部隔热层13，侧部隔热层6和底部隔热层11组成一个封闭的热场，通过侧部隔热层6提升打开热场，通过DS块热交换平台8进行辐射散热，从而降低坩埚底部的温度；隔热碳条9固定在DS块热交换平台8四周边角处，DS块热交换平台8底部完全暴露散热，而DS块热交换平台8四周的隔热碳条9和隔热横条7间距为1～2mm，可以避免DS块热交换平台8四周散热，只通过DS块热交换平台8下表面进行散热，达到横向温度梯度均衡的要求，通过增大竖向温度梯度，在石英坩埚2底部形核的基础上生长柱状多晶晶体，使用本实用新型所述铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，硅锭顶部晶粒有效缩小，位错缺陷面积有效降低，硅锭少子寿命增长，硅锭良率有效提升。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，其特征在于，该热场装置包括炉体（1）；所述炉体（1）内设置有石英坩埚（2）；所述石英坩埚（2）外部两侧设置有侧石墨护板（3），且侧石墨护板（3）的高度高于石英坩埚（2）；所述石英坩埚（2）外部底侧设置有底石墨护板（4）；所述侧石墨护板（3）外侧依次设置有侧部加热器（5）、侧部隔热层（6）；所述侧部隔热层（6）下端内侧设置有隔热横条（7）；所述底石墨护板（4）下方设置有DS块热交换平台（8）；所述DS块热交换平台（8）为石墨材料的截面为正方形的长方体结构，在所述DS块热交换平台（8）四周边角处固定隔热碳条（9）；所述DS块热交换平台（8）下方排列设置有垂直于DS块热交换平台（8）的螺栓（10）；所述螺栓（10）穿过底部隔热层（11）；所述侧石墨护板（3）上部设置有顶部加热器（12），顶部加热器（12）上方设置有顶部隔热层（13）；所述顶部隔热层（13）与侧部隔热层（6）封闭连接。

2.根据权利要求1所述的铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，其特征在于，所述隔热碳条（9）的宽度为40～50mm、长度为1090～1100mm，厚度为50～60mm；所述DS块热交换平台（8）每个侧边边角处均匀开有三个8*15mm的固定孔（14），所述每个固定孔（14）通过M8石墨螺栓（15）与隔热碳条（9）连接。

3.根据权利要求2所述的铸造太阳能级高效多晶硅锭的热场装置，其特征在于，所述隔热碳条（9）与隔热横条（7）的间距为1～2mm。