CN217499496U - 一种多晶硅铸锭炉石英坩埚 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多晶硅铸锭炉石英坩埚，包括：底部石英板材，围绕该底部板材四周并由此向上延伸的侧边石英板材，所述的侧边石英板材呈现出两个部分，下部分板材的厚度较石英坩埚侧壁厚，且其厚度沿高度方向逐渐减小，上部分板材的厚度沿高度方向不变。下部分板材长度与石英坩埚内高之比控制在0.6‑1之间，下部分板材倾斜角度在0.5‑2度间可调。本实用新型的有益效果是：逐渐减薄的侧边石英板材使坩埚横截面沿高度方向逐渐增大，有效减少了硅晶体凝固时膨胀时受到坩埚约束产生的热应力，缓解了硅锭四周位错的产生与增殖。更利于硅锭脱模，最终使得硅锭四周区域少子寿命提高，杂质含量降低，优化了太阳能电池的输出性能。
Description
技术领域
本实用新型属于多晶硅铸锭生产技术领域，具体涉及一种多晶硅铸锭炉用石英坩埚。
背景技术
定向凝固法是光伏行业制备太阳能晶体硅的主流技术。在定向凝固法中，硅熔体经过定向凝固转变为固态，在此过程中，硅体积增大、密度减小，硅锭温度分布不均匀，而硅锭与石英坩埚热膨胀系数差异较大，在硅锭形变和坩埚的约束作用下会产生热应力。最大应力常常出现在硅锭上部边角区域，造成硅晶粒之间的挤压，甚至导致硅锭与坩埚间的粘连，拆炉困难，硅锭四个边角常出现细碎裂纹及颗粒剥落。并且，在热应力的作用下，晶体内部的应力集中和缺陷部位将产生位错，位错和晶界为各种杂志提供了沉淀中心，成为了载流子复合中心，降低了多晶硅太阳电池的性能。
实用新型内容
为了克服现有石英坩埚的缺点，本实用新型的目的是提供一种多晶硅铸锭炉用石英坩埚，其侧边石英板材呈现出两个部分，使得石英坩埚侧壁与底部板材呈现一定角度，坩埚向上呈现扩展趋势，可在一定程度上减小热应力。考虑到材料的利用率，为了避免坩埚侧壁偏移角度过大导致硅料的浪费，坩埚的下半部分倾斜角θ可以控制在一定的范围内。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多晶硅铸锭炉用石英坩埚，包括：
底部石英板材；
围绕该底部板材四周并向上延伸的侧边石英板材。
其中，所述的侧边石英板材包括上部分板材和下部分板材两个部分，所述下部分板材的厚度沿高度方向逐渐减小，上部分板材的厚度沿高度方向不变。
其中，下部分板材长度与石英坩埚内高之比控制在0.6-1之间，下部分板材倾斜角度在0.5-2度间可调。
与现有技术相比，本实用新型的优势与特色体现在：向上延展的石英坩埚，有效减少了硅锭四周由于受到约束产生的热应力，缓解了硅锭四周位错的产生与增殖。并且，由于石英坩埚开口逐渐扩大，更利于硅锭脱模。在取出炉中硅锭，放置在环境中冷却时，热应力的减小使硅锭四周开裂的可能性减小。最终使得硅锭四周区域少子寿命提高，杂质含量降低，优化了太阳能电池的输出性能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1是石英坩埚内侧壁面倾斜结构示意图。
图2是石英坩埚内侧壁面倾斜整体三维图。
图中：底部石英板材1、侧壁上部板材2，侧壁下部板材3。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
本实用新型提供一种多晶硅铸锭炉用石英坩埚，包括：平直的方形底部石英板材1，围绕该底部板材四周并由此向上延伸的侧边石英板材。其中，所述的侧边石英板材呈现出两个部分。下部分板材3的厚度较石英坩埚侧壁厚，且其厚度沿高度方向逐渐减小，上部分板材 2的厚度沿高度方向不变。值得注意的是，本石英坩埚在生产中，底板及侧壁是一体的，此处分开是为了方便叙述。本申请提供的多晶硅铸锭炉用石英坩埚开口逐渐扩大，有效减少了硅锭四周由于受到约束产生的热应力，缓解了硅锭四周位错的产生与增殖。并且，由于石英坩埚开口逐渐扩大，更利于硅锭脱模。在取出炉中硅锭，放置在环境中冷却时，热应力的减小使硅锭四周开裂的可能性减小。最终使得硅锭四周区域少子寿命提高，杂质含量降低，优化了太阳能电池的输出性能。
进一步优化方案，硅锭内部产生的应力与硅锭大小和石英坩埚尺寸密切相关。针对450kg-2100kg的铸锭炉用石英坩埚，内侧壁面的倾斜方案可以不同，针对不同需求，可以控制下部分石英板材3底部厚度及其高度，使其与底部石英板材所成角度发生改变。其中，下部分板材3长度与石英坩埚内高之比控制在0.6-1之间，下部分板材3 倾斜角度在0.5-2度间可调。
实施例1
硅锭重量为850kg铸锭炉的石英坩埚，石英坩埚下部分板材3与石英坩埚内高相等，均为526.5mm，石英坩埚底部板材3边长为 1000mm，倾角θ为2度，在边缘长晶高度为350mm时观察应力分布情况。将本装置的石英坩埚用于铸锭，与现有的石英坩埚相比，现有矩形石英坩埚倾角θ为0°，最大热应力为0.294MPa，本装置的石英坩埚倾角为2°，最大热应力降低至0.23MPa。可以发现当石英坩埚内壁倾斜角度变大时，坩埚底部边角处等热应力线分布逐渐变得稀疏。因此石英坩埚侧壁出现倾斜角度时，边缘部分应力得到改善，应力整体大小下降。本装置得到的硅锭四周区域热应力降低，红区减小，未出现开裂情况。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (1)
1.一种多晶硅铸锭炉石英坩埚，其特征在于，包括：底部石英板材(1)及围绕所述底部石英板材(1)四周并向上延伸的侧边石英板材；
所述侧边石英板材包括上部分板材(2)和下部分板材(3)两个部分，所述下部分板材(3)的厚度沿高度方向逐渐减小，上部分板材(2)的厚度沿高度方向不变；下部分板材(3)高度与石英坩埚内高之比控制在0.6-1之间；下部分板材(3)倾斜角度在0.5-2度间可调。
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