专利名称:一种定向固化保温热场的制作方法
【专利摘要】一种定向固化保温热场，包括保温隔热笼、热交换台、坩埚、加热器，隔热笼体的内侧面设置第一保温板、第二保温板和第三保温板，第一保温板、第二保温板从内侧面向内依次对应贴覆隔热笼体的顶部和侧壁的整个内侧面，第三保温板贴覆第二保温板内侧面的一部分，第三保温板从隔热笼体底部向上对应贴覆到隔热笼体的1/2～2/3高度处；坩埚的外侧壁设置三层保温层，坩埚的底部设置两层保温层；隔热笼体的第三保温板与坩埚侧壁的最外层的保温层之间小间隙配合。本实用新型通过在保温热场的薄弱环节增设保温材料，并控制保温材料的高度以及彼此之间的配合间隙，形成均衡的保温热场，从而能够更好的控制硅晶体定向均衡生长。
【专利说明】一种定向固化保温热场
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及多晶硅铸锭炉设计领域，具体的说是一种用于多晶硅铸锭炉内的具有定向固化生长性能的保温热场。
【背景技术】
[0002]多晶硅铸锭炉是用于铸造大型多晶硅锭的设备，它将硅料高温熔融后，通过定向凝固结晶，使形成晶向一致的硅锭，从而达到太阳能电池对硅片品质的要求。
[0003]现有的多晶硅铸锭炉主要包括炉体、坩祸、保温隔热笼，炉体上开设用于抽真空的抽气孔，坩祸和保温隔热笼设置在炉体的炉膛内。炉膛底部固定若干支撑立柱，支撑立柱的上端固定一导热性很强的热交换台，坩祸放置在热交换台上。保温隔热笼包围在坩祸外部，保温隔热笼由下保温板与隔热笼体组成，下保温板固定在热交换台下方的支撑立柱上，隔热笼体与下保温板配合罩设在坩祸外侧。保温隔热笼内设置分别对坩祸顶部和侧壁加热的顶部加热器和侧部加热器。隔热笼体的上部连接提升装置，用于整个提起或放下隔热笼体。通常隔热笼体与坩祸均为方形结构，隔热笼体的顶部与四个侧壁的内侧均匀设置保温板，坩祸的底部和侧壁包覆厚度均匀的保温层，隔热笼体、下部保温板、坩祸的保温层、热交换平台、加热器共同形成多晶硅生长的保温热场。
[0004]多晶硅铸锭炉的工作过程为:将内涂有保护涂层的坩祸装入硅料后放在热交换台上；关闭炉膛后抽真空，接通顶部和侧部加热器的电源，将硅料完全熔化；之后缓慢向上提升保温隔热笼，露出下保温板、热交换台的下表面，通过热交换台将硅料结晶时释放的热量辐射到炉膛的水冷内壁上；从而在坩祸内的硅料中形成一个竖直的温度梯度，这个温度梯度使坩祸内的硅料从底部开始凝固，从底部向顶部慢慢生长成硅锭；之后经退火、冷却完成整个铸锭过程。
[0005]控制多晶硅锭凝固过程中的晶粒形状和尺寸是提高多晶硅太阳能电池的性能特性的重要手段，而多晶硅锭晶粒和形状的控制很大程度上取决于铸锭工艺过程，即应该严格控制垂直方向上的温度梯度、获得理想的凝固速度、使固液界面尽量平直，从而生长出取向较好的柱状多晶硅，使其电学性能均有一致。上述因素除了取决于加热器的热量分布、热交换台的散热情况，还有一个重要的因素就是由保温隔热笼与坩祸的保温层形成的热场的性能。
[0006]现有的保温热场，由于坩祸和隔热笼体均为方形结构，而隔热笼体的侧壁上下保温材料的用量一样，坩祸的边角与隔热笼体间隙距离会影响长晶质量。在长晶初期，坩祸的边角处温度散失过快，硅液容易从侧壁开始冷却，使得晶粒偏小、晶向倾斜、能耗较大；而在长晶中后期，晶体增多，液体减少，固体与加热器之间的距离也减小，热量散失主要靠热交换平台，散热不均匀。
实用新型内容
[0007]本实用新型需要解决的技术问题是提供一种硅晶体定向均衡生长的定向固化保温热场。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:
[0009]一种定向固化保温热场，包括连接有提升装置的由隔热笼体和下保温板组成的保温隔热笼、设置在保温隔热笼内的热交换台、放置在热交换台上的坩祸、设置在坩祸顶部和侧壁的加热器，改进后，
[0010]所述隔热笼体的内侧面设置第一保温板、第二保温板和第三保温板，第一保温板对应贴覆隔热笼体的顶部和侧壁的整个内侧面，第二保温板对应贴覆第一保温板的整个内侧面，所述第三保温板贴覆第二保温板内侧面的一部分，第三保温板从隔热笼体底部对应贴覆第二保温板的位置向上对应贴覆到隔热笼体的1/2?2/3高度处；
[0011]所述坩祸的外侧壁设置三层保温层，坩祸的底部设置两层保温层；
[0012]所述隔热笼体的第三保温板与坩祸侧壁的最外层的保温层之间的间隙为10?15mm0
[0013]上述定向固化保温热场，所述第一保温板、第二保温板、第三保温板以及坩祸的保温层均为石墨纤维板材质。
[0014]上述定向固化保温热场，所述第一保温板、第二保温板、第三保温板通过螺栓固定连接。
[0015]上述定向固化保温热场，所述隔热笼体设置为分体的上保温板和隔热侧笼，上保温板为隔热笼体顶部的第一保温板与第二保温板合并一体结构，隔热侧笼通过环绕搭接在上保温板上表面的搭接环与上保温板紧密配合，提升装置设置在上保温板上。
[0016]上述定向固化保温热场，所述隔热笼体的底部设置向内延伸的隔热环，隔热环与下保温板之间设置相互契合的接口。
[0017]本实用新型在采用上述技术方案后，具有如下技术进步的效果:
[0018]本实用新型通过在保温热场的薄弱环节增设保温材料，并控制保温材料的高度以及彼此之间的配合间隙，形成均衡的保温热场，从而能够更好的控制硅晶体定向均衡生长，解决了因温度不均衡的保温差造成的晶体生长多向性，产生枝蔓晶以及斜晶的问题。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的结构示意图。
[0020]图中各标号表示为:1、提升装置，2、下保温板，3、上保温板，4、隔热侧笼，41、第一保温板，42、第二保温板，43、第三保温板，44、隔热环，5、加热器，6、坩祸，61、保温层，7、热交换台。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明:
[0022]如图1所示的一种定向固化保温热场，包括位于多晶硅铸锭炉的炉膛内部的保温隔热笼、热交换台7、坩祸6、加热器5。所述保温隔热笼由上保温板3、下保温板2和隔热侧笼4组成。热交换台7由炉膛内的支撑立柱支撑，位于保温隔热笼内，坩祸6放在热交换台7上面，加热器5设置在坩祸6的顶部和侧壁。
[0023]所述保温隔热笼为中空的方形六面体结构，下保温板2固定在热交换台7下方的支撑立柱上，隔热侧笼4罩设在下保温板2上并环围热交换台7、坩祸6和加热器5，隔热侧笼4的顶部内侧设置上保温板3，上保温板3上连接有提升装置I。
[0024]所述隔热侧笼4的内侧面设置第一保温板41、第二保温板42和第三保温板43。第一保温板41贴覆在隔热侧笼4顶部和侧壁的整个内侧面，第二保温板42对应贴覆在第一保温板41的整个内侧面。所述第三保温板43贴覆在第二保温板42的内侧面的一部分，第三保温板43从隔热侧笼4底部对应贴覆第二保温板42的位置向上对应贴覆到隔热侧笼4的1/2?2/3高度处。所述第一保温板41、第二保温板42、第三保温板43通过螺栓固定连接。所述隔热侧笼4的顶部设置向内延伸的环形的搭接环，隔热侧笼4的底部设置向内延伸的厚度为三倍以上的第一保温板厚度的隔热环44。
[0025]所述上保温板3为厚度等于或略大于第一保温板41、第二保温板42厚度之和的一体保温板结构。上保温板3通过提升装置I嵌装在隔热侧笼4内部，上保温板3的四边与隔热侧笼4之间为紧密配合，隔热侧笼4借助搭接环设置在上保温板3上，进一步保证上保温板3与隔热侧笼4的同步运动。
[0026]所述下保温板2与隔热侧笼4的底部配合，下保温板2上部的四沿设置与隔热环44相互契合的接口，为如图1所示的阶梯凸起形状。
[0027]所述坩祸6的外侧壁设置与坩祸6高度相等的三层保温层61，坩祸6的底部设置两层与坩祸底部大小对应的保温层61。
[0028]所述第一保温板41、第二保温板42、第三保温板43以及坩祸的保温层61均为石墨纤维板材质。当坩祸6置于隔热侧笼4内时，隔热侧笼4最里面一层的第三保温板43与坩祸侧壁的最外层的保温层61之间的间隙为10~15_，保证形成稳定的定向固化热场。
【权利要求】
1.一种定向固化保温热场，包括连接有提升装置(I)的由隔热笼体和下保温板(2)组成的保温隔热笼、设置在保温隔热笼内的热交换台(7)、放置在热交换台(7)上的坩祸(6)、设置在坩祸(6)顶部和侧壁的加热器(5)，其特征在于: 所述隔热笼体的内侧面设置第一保温板(41)、第二保温板(42)和第三保温板(43)，第一保温板(41)对应贴覆隔热笼体的顶部和侧壁的整个内侧面，第二保温板(42)对应贴覆第一保温板(41)的整个内侧面，所述第三保温板(43)贴覆第二保温板(42)内侧面的一部分，第三保温板(43)从隔热笼体底部对应贴覆第二保温板(42)的位置向上对应贴覆到隔热笼体的1/2?2/3高度处； 所述坩祸(6)的外侧壁设置三层保温层(61)，坩祸(6)的底部设置两层保温层(61); 所述隔热笼体的第三保温板(43)与坩祸侧壁的最外层的保温层(61)之间的间隙为10?15mm02.根据权利要求1所述的一种定向固化保温热场，其特征在于:所述第一保温板(41)、第二保温板(42)、第三保温板(43)以及坩祸的保温层(61)均为石墨纤维板材质。3.根据权利要求2所述的一种定向固化保温热场，其特征在于:所述第一保温板(41)、第二保温板(42 )、第三保温板(43 )通过螺栓固定连接。4.根据权利要求3所述的一种定向固化保温热场，其特征在于:所述隔热笼体设置为分体的上保温板(3)和隔热侧笼(4)，上保温板(3)为隔热笼体顶部的第一保温板(41)与第二保温板(42)合并一体结构，隔热侧笼(4)通过环绕搭接在上保温板上表面的搭接环与上保温板(3 )紧密配合，提升装置(I)设置在上保温板(3 )上。5.根据权利要求4所述的一种定向固化保温热场，其特征在于:所述隔热笼体的底部设置向内延伸的隔热环(44)，隔热环(44)与下保温板(2)之间设置相互契合的接口。
【文档编号】C30B29-06GK204281893SQ201420710143
【发明者】王永, 巴义敏, 胡立光 [申请人]唐山海泰新能科技有限公司