一种多晶铸锭炉的制作方法

本实用新型涉及多晶铸锭技术领域，特别是涉及一种多晶铸锭炉。

背景技术：

随着光伏行业的迅速发展，铸锭和电池技术的不断成熟，光电效率飞速提升，制造成本快速下降，晶体硅太阳能电池已逐步占据着光伏产业的主导地位。半熔铸锭是多晶铸锭工艺中的一种，是通过外延生长在籽晶上引晶，属于同质形核，硅晶体结构更优，转换效率更高。

多晶铸锭半熔工艺是在坩埚底部铺设一层高纯度籽晶，再在籽晶上放入多晶硅料，并将多晶硅料熔化成硅液，当熔化到籽晶时控制温度，使硅液在籽晶上外延生长，生产出高效率多晶硅片。由于在籽晶上长晶的硅锭相比在非籽晶上长晶制成电池片后效率要高0.1％以上，故在铸锭过程中保证在籽晶上长晶非常重要。目前主流铸锭炉是顶部和侧部加热，侧部对硅锭边缘热辐射较大，导致熔化界面呈凸型，硅锭边缘籽晶的保留很少。

为了提高边缘籽晶的保留面积，在护板底部固定隔热护毡，在熔化阶段起到侧面隔热作用，防止侧加热器热辐射导致侧面温度过高使边缘籽晶难以保留。但是这也在一定程度上对多晶硅料起到隔热作用，延长了多晶硅料融化所需的时间。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多晶铸锭炉，解决了多晶铸锭的熔化阶段，边缘籽晶难以保留的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多晶铸锭炉，包括坩埚，贴合固定在所述坩埚侧部外表面的护板，贴合固定在所述护板背离所述坩埚表面底部区域的隔热护毡；其中，所述隔热护毡的上段厚度大于下段厚度，且所述隔热护毡上段为对应于对所述坩埚中硅料进行隔热的部分所述隔热护毡，所述隔热护毡下段为对应于对所述坩埚中籽晶进行隔热的部分所述隔热护毡。

其中，所述隔热护毡的数量为四个，所述坩埚每个外侧面的护板上各设置一个所述隔热护毡，且相邻两个所述隔热护毡相邻的端部相互重叠。

其中，所述隔热护毡上段厚度为恒定厚度，下段厚度沿竖直方向由上到下渐增，其中，所述隔热护毡下段和上段交界处的厚度和所述隔热护毡上段的厚度相等。

其中，所述隔热护毡上段的厚度为13mm～17mm，下段最下端厚度为23mm～27mm。

其中，所述隔热护毡的厚度沿竖直方向，由所述隔热护毡的顶端至底端逐渐增大。

其中，所述隔热护毡为U型护毡。

其中，所述隔热护毡的左段和右段的高度为190mm～210mm，中间段高度为90mm～110mm，其中所述隔热护毡的左段和右段为沿水平方向呈左右分布的部分隔热护毡，所述隔热护毡的中间段为左段和右段之间的部分隔热护毡。

其中，所述隔热护毡为固化毡。

本实用新型所提供的多晶铸锭炉侧部隔热护毡，采用的隔热护毡上部薄下部厚，在多晶铸锭中能够对多晶铸锭的底部带来更好的隔热效果，而相对而言由底部向上的一定区域内隔热效果更差。在多晶铸锭过程中，往往是在坩埚的侧面设置加热器，对坩埚内部的多晶硅料进行熔融加热，与此同时又需要保证位于坩埚底部的籽晶不被融化，那么就需要在铸锭炉的护板底端部位设置隔热护毡。常规的隔热护毡的厚度是不变的，不仅会将坩埚底部籽晶对应位置的热量进行隔绝，还会对籽晶上面部分区域的多晶硅料的热量进行隔绝，使得在对多晶硅料进行加热融化时，需要更长的加热时间，才能够保证多晶硅料达到融化要求，延长了整个多晶硅铸锭工艺的时长，同时增加了耗能。本实用新型中通过采用上薄下厚的隔热护毡，降低对多晶硅料的隔热能力而增强对籽晶的隔热能力，既保证了籽晶不被融化，保持晶体生长所需的晶向，同时缩短了对多晶硅料加热的时长，节省了多晶铸锭的工艺成本。

附图说明

为了更清楚的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，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的坩埚的剖面结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的隔热护毡的正面结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的隔热护毡的剖面结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例中所提供的隔热护毡的侧面结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。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。

如图1所示，图1为本实用新型实施例提供的坩埚的剖面结构示意图；在本实用新型的具体实施例中所提供的一种多晶硅铸锭炉，可以包括：

坩埚1，贴合固定在坩埚侧部外表面的护板2，贴合固定在护板2背离坩埚1表面底部区域的隔热护毡3；

其中，隔热护毡3的上段厚度大于下段厚度，且隔热护毡3上段为对应于对坩埚1中硅料5进行隔热的部分隔热护毡，隔热护毡3下段为对应于对坩埚中籽晶4进行隔热的部分隔热护毡。

具体地，可以参考图1，图1所示的坩埚一般设置于铸锭炉内部，在多晶铸锭过程中，先在坩埚1底部铺设一层固态的籽晶4；再向坩埚1内，籽晶4的上方装入固态的硅料5；再通过坩埚1上方以及侧面的加热装置6对坩埚内的硅料5加热至熔融状态。可以理解的是，坩埚1内位于最上层和靠近坩埚1侧壁的硅料5熔化最快，在坩埚1底部侧壁位置的籽晶4也会在加热过程中和硅料5产生热传递，导致该部分的籽晶4被熔化。而在多晶硅铸锭过程中，如果籽晶4被熔化，其晶格的稳定性必然受到影响，进而影响硅料5在籽晶4表面长晶，而获得质量性能较差的多晶硅锭。

因此，本实用新型中在护板2的外侧壁底部设置隔热护毡3，进而减少坩埚1底部对侧面的加热装置6加热热量的吸收，避免坩埚1底部边缘位置的籽晶4被熔化。

常规的隔热层厚度一般是均匀的，因为对于和籽晶相接触的部分硅料而言，最终需要熔化为熔融状态，因此需要吸收加热器的热量，而对于籽晶而言则需要尽量保持固态，减少吸热。如果设置厚度均匀的隔热层，隔热层的厚度较大则会导致硅料吸收热量较少，需要更长的加热时间才能将硅料熔化，进而延长整个多晶铸锭的过程，增加多晶铸锭的成本；反之，将隔热层厚度设置较小，则可能导致籽晶部分隔热不够，位于坩埚底部的籽晶被大面积熔化，进而影响多晶铸锭的质量。

因此，而本实用新型中是采用上薄下厚的隔热护毡3。那么该隔热护毡3对籽晶4上面一部分的硅料5隔热能力就要小于对籽晶4的隔热能力，既能够保证硅料5快速的吸热熔化，减小整个多晶铸锭过程所耗费的时长，又能够在很大程度上保证籽晶不被熔化，最终获得具有更好的质量性能的多晶硅锭，有利于多晶硅锭的应用。

基于上述实施例，在本实用新型的另一具体实施例中，可以进一步地包括：

隔热护毡3的数量为四个，坩埚1每个外侧面的护板2上各设置一个隔热护毡3，且相邻两个隔热护毡3相邻的端部相互重叠。

需要说明的是，目前所使用的坩埚1为大体呈长方体的坩埚1，具有四个相同尺寸的侧壁，每个侧壁外侧设置一个护板2。而加热装置6在坩埚1的四个侧面分别进行加热。因此，可以在坩埚1每个侧面上对应的护板2外侧均设置一个比坩埚1侧壁宽度略长的隔热护毡3，那么相邻的隔热护毡3在坩埚1相邻两个侧壁的交界处就会产生重叠。由于坩埚1相邻侧壁的交界处会同时受到两个侧面的加热装置6的照射，其吸收的热量更多，在此处设置双层的隔热护毡3，能够有效避免此处对应的籽晶4被过多的熔化。

可选地，在本实用新型的另一具体实施例中，隔热护毡为U型护毡。具体地，请参考图2，图2为本实用新型实施例所提供的隔热护毡的正面结构示意图。

因为隔热护毡3为U型结构的护毡，那么沿水平方向，隔热护毡3的左右两端的高度更高，而相邻隔热护毡3重叠部位也就是高度较大的部位，也就使得隔热护毡3在坩埚1侧壁交界位置处向上延伸的高度更高，从而可以起到更好的隔热效果，进一步避免该位置处的硅料5熔化过快而对籽晶4产生热传递。

具体地，在本实施例中，可以进一步地包括：

隔热护毡的3左段和右段的高度为190mm～210mm，中间段高度为90mm～110mm，其中，隔热护毡3的左段和右段为沿水平方向呈左右分布的部分护毡，隔热护毡3的中间段为左段和右段之间的部分护毡。

可选地，在本实用新型的具体实施例中所采用的隔热护毡3可以是固化毡。

基于上述任意实施例，对于隔热护毡上薄下厚存在多种实施方式，下面对此详细说明。

如图3所示，图3为本实用新型实施例提供的隔热护毡的剖面结构示意图，在本实用新型的另一具体实施例中，可以包括：

隔热护毡3上段厚度为恒定厚度，下段厚度沿竖直方向由上到下渐增，其中，隔热护毡3下段和上段交界处的厚度和隔热护毡3上段的厚度相等。

可选地，隔热护毡3的上段厚度可以为13mm～17mm之间，而下段厚度最下端的厚度，也即是隔热护毡3下段厚度最大位置处的厚度为23mm～27mm。

需要说明的是，本实用新型中还可以将隔热护毡3的上段厚度和下段厚度均设置为恒定均匀的厚度，且下段厚度大于上段厚度。

本实用新型所提供的另一种隔热护毡的设置方式，如图4所示，图4为本实用新型另一实施例中所提供的隔热护毡的侧面结构示意图。在本实用新型的另一具体实施例中，可以包括：

隔热护毡3的厚度沿竖直方向，由隔热护毡3的顶端至底端逐渐增大。

由此可知，整个隔热护毡3的厚度由上到下依次渐增，使得隔热护毡3对坩埚1底部的隔热能力也处于渐增的趋势，能够更好的避免籽晶4不被熔化，而减小对籽晶4上层的硅料5吸收热量的影响。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的多晶铸锭炉进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。