CN206345943U - 一种新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置，它为一用于安装在多晶硅铸锭炉内底部保温板上的框体，框体采用保温材料制成，框体位于保温板的中部，且框体的中轴线和保温板的中轴线位于同一直线上，框体处于用于承托坩埚的热交换块的正下方，热交换块的支柱位于框体内，坩埚的投影线从上方射向下方的正投影区域被围括在框体中。本实用新型可提高硅锭质量和产量，而且可以连续使用，操作方便，降低了材料的损耗和工时。使用本实用新型不会影响热场中其他部件的完整性，不存在安全性风险，不使用时可方便移除，便于不同铸锭工艺的切换，也可与其他籽晶保护方案同时应用。对于提高半熔法多晶硅铸锭产品质量、降低成本具有重要意义。

Description

一种新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置。

背景技术

目前，太阳能光伏行业使用的多晶硅的制备方法中，定向凝固法由于其产出的硅锭单炉重量大、平均能耗低而得到广泛应用。在利用定向凝固法进行多晶硅铸造时，需要使用石英坩埚盛装硅原料，将装好硅料的坩埚装入铸锭炉中进行加热，完成熔化和定向凝固生长多晶硅的过程。为了提高硅锭质量，常采用半熔法多晶硅铸锭技术。

采用半熔法多晶硅铸锭时，会在坩埚底部铺设一层特定形貌的硅料作为籽晶层。加热化料时，硅料自上向下熔化。通过控制硅料熔化速度，可以保留部分籽晶层不熔化，再进一步降温开始生长多晶。由于硅锭底部有籽晶层，所得硅锭位错密度低、杂质含量少，最终制得的电池片光电转换效率较高。

在一般的铸锭炉内，由于热场设计的原因，籽晶层的边部温度较高，中央温度较低，固液界面为向上的凸界面。这样在半熔法多晶硅铸锭时，籽晶层若熔化过多则会使得边部的籽晶完全熔化，边部硅方的质量降低。籽晶层若保留太多，则会使得硅锭中剩余籽晶高度太高，而籽晶层是无法加工为硅片的，这样硅方的得率降低，硅片的成本会升高。

理想的固液界面应为平界面。为改善固液界面形状，通常可采用改变顶/侧加热器的功率比、在坩埚侧面加保温条等方案。但是，改变加热器功率比的方法成本较高，且不利于半熔法-全熔法工艺的切换。而在坩埚侧面加保温条的方法，则每次运行都得重新安装，物料、人工成本高，在硅料溢流时存在安全风险。而且，这些方案都难以达到理想的效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、制造成本低、方便使用、可降低材料损耗、减少人工、安全性高、提高籽晶保护效果、提高工作效率的新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置。

本实用新型的上述目的通过以下措施来实现：一种新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置，其特征在于：它为一用于安装在多晶硅铸锭炉内底部保温板上的框体，所述框体采用保温材料制成，所述框体位于保温板的中部，且所述框体的中轴线和保温板的中轴线位于同一直线上，所述框体处于用于承托坩埚的热交换块(DS块)的正下方，热交换块的支柱位于所述框体内，所述坩埚的投影线从上方射向下方的正投影区域被围括在所述框体中。

本实用新型为设置在多晶硅铸锭炉内底部保温板上的框体，其带来的技术效果是：首先，可通过改变热场内的辐射和气流情况，从而减少坩埚底部中间散热，加速坩埚底部侧面的散热，使得坩埚底部侧面和中间的温差降低，能获得更平整的固液界面，使得籽晶层更完整从而提高硅锭质量和产量；其次，本实用新型安装完成后不需要拆卸，可以连续使用，操作方便，降低了材料的损耗和工时；再次，使用本实用新型不会影响热场中其他部件的完整性，不存在安全性风险，不使用时可方便移除，便于不同铸锭工艺的切换，也可与其他籽晶保护方案同时应用。对于提高半熔法多晶硅铸锭产品质量、降低成本具有重要意义。

作为本实用新型的一种实施方式，所述框体是由四根相同的保温条首尾相连而构成的正方形框体，与坩埚的正方形的横截面相适应。

作为本实用新型的一种实施方式，相邻两根保温条通过可拆卸连接结构相连。

作为本实用新型的一种优选实施方式，相连接的两根保温条中的其中一根的首端通过固定部件固定在另一根保温条的尾端的侧面上构成所述的可拆卸连接结构，从而使四根保温条连接成一体。

作为本实用新型的实施方式，所述保温条的长度为750～1050mm，宽度为10～80mm，高度为40～200mm，保温条的尺寸可根据多晶硅铸锭炉的尺寸、DS块和保温板之间的距离、使用效果进行调节。

作为本实用新型的优选实施方式，所述保温条采用石墨碳毡或耐火砖制成，也可以采用其它保温材料制作而成。可根据实际情况，改变保温条的长、宽、高和材质，从而调节使用效果。

作为本实用新型的推荐实施方式，所述固定部件采用刚玉管或钼丝，刚玉管和钼丝可耐温1500度以上，同时价格比较低廉，也可以选择其它能够耐温1500度以上的材料。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的效果：

⑴本实用新型为设置在多晶硅铸锭炉内底部保温板上的框体，可通过改变热场内的辐射和气流情况，从而减少坩埚底部中间散热，加速坩埚底部侧面的散热，使得坩埚底部侧面和中间的温差降低，从而使得固液界面从原来的凸界面变得更平整，能够保护半熔法多晶硅铸锭中的籽晶层，使得籽晶层更完整从而提高硅锭质量和产量。

⑵本实用新型安装完成后不需要拆卸，设置好后不用每炉拆装、调整，可以连续使用，操作方便，降低了材料的损耗和工时。

⑶使用本实用新型不会影响热场中其他部件的完整性和强度，不存在安全性风险，不使用时可方便移除，便于不同铸锭工艺的切换，也可与其他籽晶保护方案同时应用。对于提高半熔法多晶硅铸锭产品质量、降低成本具有重要意义。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的俯视示意图；

图2是本实用新型安装在多晶硅铸锭炉内底部保温板上的侧视示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，是本实用新型一种新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置1，适用于定向凝固法生产多晶硅的半熔工艺过程，它位于多晶硅铸锭炉的下炉体(图中未画出)内，它为一用于安装在多晶硅铸锭炉内底部保温板2上的框体，该框体采用保温材料制成，在本实施例中，框体是由四根相同的保温条11首尾相连而形成的正方形框体，每根保温条的横截面为长方形，在本实施例中，保温条11的长度为1000mm，宽度为40mm，高度为80mm，保温条11采用石墨碳毡制成。框体位于保温板2的中部，且框体的中轴线和保温板2的中轴线位于同一直线上，即各保温条11到保温板2的相对应各边的距离相等，框体处于用于承托坩埚的热交换块3的正下方，热交换块3的支柱31位于框体内，坩埚的投影线从上方射向下方的正投影区域被围括在框体中，热交换块3与框体之间具有空隙4。

相邻两根保温条11之间通过可拆卸连接结构相连，相连接的两根保温条11中的其中一根的首端通过固定部件固定在另一根保温条的尾端的侧面构成可拆卸连接结构，从而使四根保温条11连接成一体。在本实施例中，固定部件采用直径为2mm的刚玉管。

本实用新型的安装过程是：选取四根长度为1000mm，宽度为40mm，高度为80mm的保温条，置于多晶硅铸锭炉底部的保温板上，将四根保温条首尾拼接成正方形框，接头处采用直径为2mm的刚玉管固定。调整保温装置的位置，使其对称置于保温板上，即各保温条到保温板的相对应各边的距离相等。向多晶硅铸锭炉内装入坩埚和原料，按半熔法铸锭工艺完成多晶硅铸造过程。

在其它实施例中，保温条的长度为750～1050mm，宽度为10～80mm，高度为40～200mm；保温条除了采用石墨碳毡制成，也可以采用耐火砖制成，还可以采用其它保温材料制作而成，保温条的尺寸可根据多晶硅铸锭炉的尺寸、DS块和保温板之间的距离、使用效果进行调节。可根据实际情况，改变保温条的长、宽、高和材质，从而调节使用效果；固定部件除了采用刚玉管，也可以采用钼丝，还可以采用其它耐温1500度以上的材料。

本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型的可拆卸连接结构、框体的形状及材质、保温条的尺寸、固定部件的具体形式等还具有其它的实施方式。因此本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置，其特征在于：它为一用于安装在多晶硅铸锭炉内底部保温板上的框体，所述框体采用保温材料制成，所述框体位于保温板的中部，且所述框体的中轴线和保温板的中轴线位于同一直线上，所述框体处于用于承托坩埚的热交换块的正下方，热交换块的支柱位于所述框体内，所述坩埚的投影线从上方射向下方的正投影区域被围括在所述框体中。

2.根据权利要求1所述的新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置，其特征在于：所述框体是由四根相同的保温条首尾相连而构成的正方形框体。

3.根据权利要求2所述的新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置，其特征在于：相邻两根保温条通过可拆卸连接结构相连。

4.根据权利要求3所述的新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置，其特征在于：相连接的两根保温条中的其中一根的首端通过固定部件固定在另一根保温条的尾端的侧面上构成所述的可拆卸连接结构，从而使四根保温条连接成一体。

5.根据权利要求4所述的新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置，其特征在于：所述保温条的长度为750～1050mm，宽度为10～80mm，高度为40～200mm。

6.根据权利要求5所述的新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置，其特征在于：所述保温条采用石墨碳毡或耐火砖制成。

7.根据权利要求6所述的新型半熔法多晶硅铸锭用保温装置，其特征在于：所述固定部件采用刚玉管或钼丝。