CN208023107U - 一种多晶硅铸锭炉热场 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种温度梯度小、加热均匀的多晶硅铸锭炉热场，包括设置在炉体内下部的若干石墨支撑柱，石墨支撑柱上设有热交换机构，热交换机构包括设置在石墨支撑柱上的热交换平台，热交换平台上设有加热坩埚，加热坩埚上设有盖板，热交换平台上在加热坩埚外周设有一圈石墨护板，石墨护板外侧下部设有安装槽，安装槽中填设有保温毡，石墨护板外周套设有侧部加热器，侧部加热器包括至少两个连接在一起的加热单体，加热单体包括若干U形部，相邻U形部上部之间设有上连接部，加热单体上最外侧的U形部上设有与相邻加热单体相连接的侧连接部，炉体内在盖板上方设有顶部加热器。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多晶硅铸锭炉热场。
背景技术
当前高效多晶硅组件是主流的光伏产品，随着光伏行业的日趋成熟，传统多晶硅铸锭技术已无法满足市场对光伏产品品质需求，高质量、高转换效率的太阳能电池是光伏行业一直追求的目标。在定向凝固多晶硅技术升级优化过程中，有籽晶铸锭成为了目前行业内讨论的热点。
定向凝固是在凝固过程中采用强制手段，在固态硅和液态硅中建立起特定方向的温度梯度，从而使硅熔体沿着与热流相反的方向凝固，以获得具有特定取向的柱状晶的技术。实现定向凝固的原则是硅熔体中的热量严格的按照单一方向导出，并垂直与生长中的固-液界面。
目前我们铸锭炉热场由定部保温碳毡、四周保温碳毡、底部保温碳毡组成的一个保温隔热笼，加热器为顶侧五面加热，坩埚放置在石墨热交换台上，加热时隔热笼关闭，待硅料完全熔化后，隔热笼缓慢往上提升，通过定向凝固块将硅料结晶时释放的热量辐射到下炉腔内壁上，使硅料中形成一个竖直温度梯度。晶体在底部成核并逐渐向上生长，但是晶锭的四周也有新的核心生成并从边缘向中心逐渐生长，造成部分晶粒生长的方向与底部水平面不垂直，这是因为晶体凝固过程中，晶体的边缘和中部存在横向的温度梯度，温度梯度越大，多晶硅中的热应力越大，会导致更多体内位错生长，形成深能级的，少子寿命复合中心，成为低质量的晶锭区，少子寿命低，影响电池转化效率。
常用的隔热笼角部热量散失较多，角部温度低，在晶体生长中后期形成斜状晶，位错缺陷高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种温度梯度小、加热均匀的多晶硅铸锭炉热场。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种多晶硅铸锭炉热场，包括设置在炉体内下部的若干石墨支撑柱，石墨支撑柱上设有热交换机构，热交换机构包括设置在石墨支撑柱上的热交换平台，热交换平台上设有加热坩埚，加热坩埚上设有盖板，热交换平台上在加热坩埚外周设有一圈石墨护板，石墨护板外侧下部设有安装槽，安装槽中填设有保温毡，石墨护板外周套设有侧部加热器，侧部加热器包括至少两个连接在一起的加热单体，加热单体包括若干U形部，相邻U形部上部之间设有上连接部，加热单体上最外侧的 U形部上设有与相邻加热单体相连接的侧连接部，所述侧连接部由石墨制成，炉体内在盖板上方设有顶部加热器；热交换机构外周设有将热交换机构整体包覆的保温装置。
作为一种优选的方案，所述保温装置包括底部保温层、侧部保温层和顶部保温层。
作为一种优选的方案，所述热交换平台上的石墨护板包括四组石墨护板且围成矩形。
作为一种优选的方案，所述保温毡靠近石墨护板转角处高度高于位于石墨护板中部处。
本实用新型的有益效果是：由于侧部加热器包括至少两个连接在一起的加热单体，加热单体包括若干U形部，相邻U形部上部之间设有上连接部，加热单体上最外侧的U形部上设有与相邻加热单体相连接的侧连接部，提升了角部温度，降低了边部和角部的温度差，可以降低横向温度梯度，实现减小坩埚角部形核向内生长的角度，有效的减小角部斜状晶生长形成的晶体缺陷；
且侧连接部由石墨制成作为导热体，进一步提升了角部温度，降低了边部和角部的温度差。
石墨护板外包裹保温碳毡，尤其是角部碳毡增加高度，熔化时有隔热作用，保护籽晶不被熔化，长晶时有保温作用，又隔阻了隔热笼内横隔热条和DS块侧隔热碳条之间的缝隙散热，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。
附图说明
图1是本实用新型的主视结构示意图。
图2是本实用新型中的侧部加热器的立体结构示意图。
图1至图2中：1.顶部保温层2.盖板3.侧部加热器4.保温毡5.热交换平台6.底部保温层7.顶部加热器8.石墨护板9.侧连接部10.侧部保温层11.石墨支撑柱。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本实用新型的具体实施方案。
如图1-2所示，一种多晶硅铸锭炉热场，包括炉体，炉体内下部设有若干石墨支撑柱11，石墨支撑柱11上设有热交换机构，
热交换机构包括设置在石墨支撑柱11上的热交换平台5，热交换平台5上设有加热坩埚(图中未示出)，加热坩埚上设有盖板2，热交换平台5上在加热坩埚外周设有四组呈矩形布置的石墨护板8，石墨护板8外侧下部设有安装槽，安装槽中填设有保温毡4，保温毡4靠近石墨护板8转角处高度高于位于石墨护板8中部处。
石墨护板8外周套设有侧部加热器3，侧部加热器3包括至少两个连接在一起的加热单体，加热单体包括若干U形部，相邻U形部上部之间设有上连接部，加热单体上最外侧的U形部上设有与相邻加热单体相连接的由石墨制成的侧连接部9，炉体内在盖板2上方设有顶部加热器7；热交换机构外周设有将热交换机构整体包覆的保温装置。保温装置包括底部保温层6、侧部保温层10和顶部保温层1。
以投料量为1200Kg的硅原料铸造G7硅锭为例，分别采用常规铸锭炉热场结构和本实用新型的热场结构，采用高效石英坩埚连续进行铸锭，对比两种热场结构所铸硅锭的籽晶保留面积，PL测试数据，少子寿命和硅锭良率。对比结果如下:
整个铸锭运行过程，两种热场铸锭工艺运行时间及能耗基本一样，使用本实用新型热场，高效硅锭底部晶粒面积保留提升4％，PL测试数据，晶体缺陷降低3％，PL综合分值提升7分，硅锭少子寿命提升9.6％，硅锭良率提升0.9％。
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本实用新型；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种多晶硅铸锭炉热场，其特征在于：包括设置在炉体内下部的若干石墨支撑柱，石墨支撑柱上设有热交换机构，热交换机构包括设置在石墨支撑柱上的热交换平台，热交换平台上设有加热坩埚，加热坩埚上设有盖板，热交换平台上在加热坩埚外周设有一圈石墨护板，石墨护板外侧下部设有安装槽，安装槽中填设有保温毡，石墨护板外周套设有侧部加热器，侧部加热器包括至少两个连接在一起的加热单体，加热单体包括若干U形部，相邻U形部上部之间设有上连接部，加热单体上最外侧的U形部上设有与相邻加热单体相连接的侧连接部，所述侧连接部由石墨制成，炉体内在盖板上方设有顶部加热器；热交换机构外周设有将热交换机构整体包覆的保温装置。
2.如权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉热场，其特征在于：保温装置包括底部保温层、侧部保温层和顶部保温层。
3.如权利要求2所述的一种多晶硅铸锭炉热场，其特征在于：所述热交换平台上的石墨护板包括四组石墨护板且围成矩形。
4.如权利要求3所述的一种多晶硅铸锭炉热场，其特征在于：所述保温毡靠近石墨护板转角处高度高于位于石墨护板中部处。
Priority Applications (1)
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| CN201721500521.9U CN208023107U (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种多晶硅铸锭炉热场 |
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| CN201721500521.9U Active CN208023107U (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种多晶硅铸锭炉热场 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN208023107U (zh) |
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2017
- 2017-11-13 CN CN201721500521.9U patent/CN208023107U/zh active Active
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