CN217499497U - 装配式多晶硅铸锭炉石英坩埚 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种装配式多晶硅铸锭炉石英坩埚，所述石英坩埚内部可以置入四块类似三棱柱的石英内置块。所述石英内置块在硅料填充前紧贴石英坩埚侧壁逐个置入，可以在所述石英坩埚内形成紧密的结构，使所述石英坩埚侧壁形成一定的倾斜角度。本实用新型的有益效果是：石英坩埚为方形结构，4块石英内置块结构一致，置入时不存在差别及先后顺序，装配方便。由于石英坩埚侧壁形成的角度，沿高度方向上石英坩埚横截面积逐渐增大，有效缓解了硅晶体凝固膨胀时由于受到坩埚约束产生的应力，缓解了硅锭四周位错的产生与增殖，提升了硅锭质量，且更利于硅锭脱模。
Description
技术领域
本实用新型涉及多晶硅铸锭生产技术领域，特别是涉及一种装配式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，先将多晶硅原料放入坩埚中并加热至熔融状态。熔化结束后通过坩埚底部散热的方式在熔体中形成至下而上的温度梯度，使熔融硅从底部开始垂直向上生长，从而获得柱状晶体。
而在硅熔体经过定向凝固转变为固态的过程中，密度减小，体积增大，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
本实用新型的目的是提供一种装配式多晶硅铸锭炉用石英坩埚，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种装配式多晶硅铸锭炉用石英坩埚，在所述石英坩埚内部可以置入石英内置块。所述石英内置块可置于所述石英坩埚内侧底部，所述石英内置块的形状类似三棱柱；所述石英内置块的直角与所述石英坩埚的直角接触连接。
优选地，所述石英内置块的较长直角边与所述石英坩埚的高度比为0.6-1.0:1，所述石英内置块的斜角边与所述石英坩埚内壁的夹角θ为0.5-2度。
本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型通过设置石墨内置块能与石英坩埚壁形成轻微的角度，沿高度方向上石英坩埚横截面积增大，刚性侧壁对硅膨胀的约束减小，有效减少了硅晶体凝固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。且置入石英内置块后，石英坩埚侧壁整体厚度增加，阻碍了热量散失，硅锭径向方向温度梯度减小，硅锭的热应力分布更为均匀。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中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为多晶硅铸锭炉用石英坩埚的结构示意图；
图2为石墨内置块的结构示意图；
图中：石英坩埚1、石英内置块2。
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，其底部为方形结构，所述石英坩埚1内部设置有石英内置块2。本实用新型通过设置石英内置块2，使石英内置块2与石英坩埚1侧壁形成一定角度，硅锭上层温度高，密度小，比体积大，下层温度低，密度较上层大，比体积小，硅锭上层相对于下层产生膨胀，石英内置块2与石英坩埚1侧壁形成一定角度，沿高度方向上石英坩埚1横截面积增大，刚性侧壁对硅膨胀的约束减小，有效减少了硅晶体凝固膨胀时受到石英坩埚1侧壁约束产生的热应力，缓解了硅锭四周位错的产生与增殖。且置入石英内衬块2后，石英坩埚1侧壁整体厚度增加，阻碍了热量散失，硅锭径向方向温度梯度减小，硅锭的热应力分布更为均匀。
进一步优化方案，所述石英内置块2位于所述石英坩埚1内侧底部，石英内置块2材质与石英坩埚1材质相同，均为石英材质，所述石英内置块2的形状类似三棱柱，在放置硅料前贴紧石英坩埚1侧壁逐个置入。四块石英内置块2可在矩形石英坩埚1内形成紧密的结构。四块石英内置块2结构一致，装配时不存在差别及先后顺序，可以方便地进行装配。
进一步优化方案，硅锭内部产生的应力与硅锭大小，石英坩埚1尺寸密切相关，石英坩埚1横截面面积沿高度方向上扩大，可以减小硅锭边缘部分的应力大小，提升硅锭质量。针对450kg-2100kg的铸锭炉用石英坩埚1，内侧壁面的倾斜方案不同，所述石英内置块2的直角与所述石英坩埚1的直角接触连接，所述石英内置块2的斜角边与所述石英坩埚1的高度比，即A:A1在0.6-1.0:1之间，所述石英内置块2的斜角边与所述石英坩埚1内壁的夹角θ为0.5-2度。
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.装配式多晶硅铸锭炉石英坩埚(1)，其特征在于：所述石英坩埚(1)内部置入石英内置块(2)；所述石英内置块(2)置于所述石英坩埚(1)内侧底部，所述石英内置块(2)的形状类似三棱柱；所述石英内置块(2)在置入石英坩埚(1)时，石英内置块(2)的直角与所述石英坩埚(1)的直角接触连接；所述石英内置块(2)的较长直角边与所述石英坩埚(1)的高度比为0.6-1.0:1，所述石英内置块(2)的斜角边与所述石英坩埚(1)内壁的夹角θ为0.5-2度。
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