一种多晶铸锭炉的坩埚组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于多晶硅锭铸锭技术领域，涉及一种多晶铸锭炉的坩祸组件。
【背景技术】
[0002]太阳能光伏发电是目前发展最快的可持续能源利用的形式之一，近年来在各国都得到了迅速的发展。目前，应用最为普遍使用的是晶体硅太阳能电池，现有的晶体硅太阳能电池主要由单晶硅片或多晶硅片制成。单晶硅太阳能电池片转换效率高，成品质量好，但单晶硅片存在制备成本高、产量低的缺点。多晶硅片生产成本较单晶硅片低，生产周期短和产量大但多晶硅片由于形核随机，晶粒大小差异性大，晶界分布无序，位错密度高，所以转换效率低。目前多晶硅片主要是采用定向凝固法进行铸锭，即将装有硅料的石英坩祸放入铸锭炉进行熔化长晶，在经过退火冷却后即得到硅锭。为了提高硅片转换效率，常采用在石英坩祸底部铺装籽晶的方式进行诱导形核以降低形核阶段硅锭内部的位错密度，并控制长晶阶段硅锭内部位错密度的增殖速度，从而实现硅片的高转换效率。熔化阶段，石英坩祸内的硅料从上部往下逐步熔化，为了使石英坩祸底部的籽晶起到诱导形核的作用，必须保证籽晶不被全部熔化。为了实现这一目的，常采用石英棒测量未融化的籽晶高度，当测量到未融化的籽晶高度达到特定数值时，即对铸锭炉进行操作进入长晶环节，从而实现籽晶诱导形核的目的。控制籽晶熔化高度的过程中，在石墨侧板底部外侧围加一圈炭毡有助于控制籽晶熔化速度，这是因为炭毡导热系数低，具有隔热作用，能降低加热器和硅料之间的热交换速度。不过炭毡不可调节，控制隔热的位置精确度低。
[0003]另外在现有使用的多晶硅铸锭炉中，用于支撑石英坩祸的石墨坩祸都是由一块底板和四块侧板构成，当发生硅液溢流时，硅液在平坦的石墨坩祸底板上四处流动，从而不能及时的发现，延长了事故的报警时间，会造成安全隐患和资源浪费。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种多晶铸锭炉的坩祸组件。
[0005]本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现:一种多晶铸锭炉的坩祸组件，包括石英坩祸、坩祸护板、软毡层，其特征在于，所述石英坩祸呈方形结构，坩祸护板包括石墨侧板和石墨底板，石英坩祸的四周外侧紧贴着石墨侧板，石英坩祸的底部垫着石墨底板，软毡层位于石墨侧板的外围，所述石墨侧板包括侧板一和侧板二，侧板一的端面与侧板二的侧面相抵靠，在侧板一的端面上具有内凹的凹槽部，在侧板二的侧面上具有与凹槽部形状相对应的凸起的卡块部，侧板一和侧板二通过螺钉固定。
[0006]坩祸护板主要用于支撑石英坩祸，软毡层位于石墨侧板的外侧，加热器位于软毡层的外侧，软毡层夹于石墨侧板与加热器之间。石墨侧板由两块侧板一和两块侧板二组成，侧板一与侧板二围成方形结构与石英坩祸的外侧相互匹配。侧板二上具有与螺钉相互匹配的螺纹孔，螺纹孔呈贯穿状且位于卡块部的中间，侧板一同样具有与螺钉相互匹配的定位孔且定位孔位于凹槽部中间，当卡块部嵌入凹槽部时，螺纹孔和定位孔呈连通状态，工作人员通过螺钉即可将侧板一和侧板二锁紧，提高石墨侧板的稳定性。
[0007]所述软毡层可沿着石墨侧板上下滑动。
[0008]与软毡层相互直接抵靠的石墨侧板部位的隔热效果，能降低加热器和硅料之间的热交换速度。软毡层可沿着石墨侧板上下滑动主要是便于工作人员的调节，提高对籽晶熔化速度的精确性，降低偏差，达到理想目的。
[0009]卡块部和凹槽部均呈圆弧形。
[0010]卡块部和凹槽部均呈方块形。
[0011]卡槽部和凹槽部采用圆弧形或者方块形均能实现将卡块部嵌入凹槽部，提高侧板一和侧板二之间的连接强度。
[0012]石墨底板为网络状滤网结构。
[0013]采用以上结构，能够确保在硅液从石英坩祸的裂缝中流出时，能够及时引导硅液的流向，即引导硅液从石墨底板的网络状滤网结构的缝隙处流下，从而能够及时报警，便于工作人员能在第一时间发生问题且解决问题，降低硅液的浪费。
[0014]所述软租层为碳纤维软租层，厚度为0.5cm-l.5cm。
[0015]碳纤维软毡层具有出色的热绝缘特性，能降低热量流失，市场上比较常见热绝缘件中有很多采用了碳纤维软毡。
[0016]与现有技术相比，本多晶铸锭炉的坩祸组件的优点具有以下几点:
[0017]1、侧板一和侧板二只需拧出螺钉即可拆卸，拆卸方便快捷；
[0018]2、坩祸护板外增加软毡层进行保温，防止散热不均匀，保证硅锭的生长能够沿竖直方向进行，有效地排除位错，从而降低硅晶体籽晶寿命，提高转换效率至18%以上。
[0019]3、软毡层可沿着石墨侧板上下滑动，具有可调节功能，提高控制籽晶熔化速度的精确性。
[0020]4、硅液从石英坩祸的裂缝中流出时，会直接从石墨底板的网络状滤网结构的缝隙处流下，便于工作人员能在第一时间发生与解决，降低硅液的浪费，避免安全隐患的存在。
【附图说明】
[0021]图1是本多晶铸锭炉的坩祸组件的侧视图。
[0022]图2是侧板一与侧板二之间的局部连接剖视图
[0023]图中，1、石英坩祸；2、软毡层；3、石墨底板；4、石墨侧板；5、侧板一 ；6、侧板二 ；7、凹槽部；8、卡块部；9、螺钉。
【具体实施方式】
[0024]以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
[0025]如图1、图2所示，本多晶铸锭炉的坩祸组件，包括石英坩祸1、坩祸护板、软毡层2，石英坩祸I呈方形结构，坩祸护板包括石墨侧板4和石墨底板3，石英坩祸I的四周外侧紧贴着石墨侧板4，石英坩祸I的底部垫着石墨底板3，软毡层2位于石墨侧板4的外围。坩祸护板主要用于支撑石英坩祸1，软毡层2位于石墨侧板4的外侧，加热器位于软毡层2的外侧，软毡层2夹于石墨侧板4与加热器之间。石墨侧板4由两块侧板一 5和两块侧板二6组成，侧板一 5与侧板二 6围成方形结构与石英坩祸I的外侧相互匹配。
[0026]石墨侧板4包括侧板一 5和侧板二 6，侧板一 5的端面与侧板二 6的侧面相抵靠，在侧板一 5的端面上具有内凹的凹槽部7，在侧板二 6的侧面上具有与凹槽部7形状相对应的凸起的卡块部8，侧板一 5和侧板二 6通过螺钉9固定。卡块部8和凹槽部7均呈圆弧形，或者卡块部8和凹槽部7均呈方块形。卡槽部和凹槽部7采用圆弧形或者方块形均能实现将卡块部8嵌入凹槽部7，提高侧板一 5和侧板二 6之间的连接关系。
[0027]侧板二 6上具有与螺钉9相互匹配的螺纹孔，螺纹孔呈贯穿状且位于卡块部8的中间，侧板一5同样具有与螺钉9相互匹配的定位孔且定位孔位于凹槽部7中间，当卡块部8嵌入凹槽部7时，螺纹孔和定位孔呈连通状态，工作人员通过螺钉9即可将侧板一 5和侧板一.6锁紧，提尚石墨侧板4的稳定性。
[0028]软毡层2可沿着石墨侧板4上下滑动。与软毡层2相互直接抵靠的石墨侧板4部位的隔热效果，能降低加热器和硅料之间的热交换速度。软毡层2可沿着石墨侧板4上下滑动主要是便于工作人员的调节，提高对籽晶熔化速度的精确性，降低偏差，达到理想目的。软毡层2为碳纤维软毡层2，厚度为1cm。碳纤维软毡层2具有出色的热绝缘特性，能降低热量流失，市场上比较常见热绝缘件中有很多采用了碳纤维软毡。
[0029]石墨底板3为网络状滤网结构。能够确保在硅液从石英坩祸I的裂缝中流出时，能够及时引导硅液的流向，即引导硅液从底板的网络状滤网结构的缝隙处流下，从而能够及时报警，便于工作人员能在第一时间发生问题且解决问题，降低硅液的浪费。
[0030]基本工作原理:在生产多晶硅锭时，需要把硅料加热至上1420°C以上使其熔化，然后进行定向凝固。而石英坩祸I在1300°C左右就会开始软化，因此石英坩祸I外侧及底部相互紧贴的坩祸护板采用石墨侧板4和石墨底板3，利用墨侧板和石墨底板3来承托石英坩祸I。另外硅料和石墨直接接触会发生反应，所以不能直接使用石墨坩祸承载硅料。将硅料装入石英坩祸1，对石英坩祸I进行加热，石英坩祸I内的硅料从上部往下逐步熔化，通过软毡层2的隔热保证籽晶不被全部熔化，工作人员可在加热前调节好软毡层2的位置，提高需隔热处的精确性。
[0031]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0032]尽管本文较多地使用了石英坩祸1、软毡层2、石墨底板3、石墨侧板4、侧板一 5、侧板二 6、凹槽部7、卡块部8、螺钉9等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
【主权项】
1.一种多晶铸锭炉的坩祸组件，包括石英坩祸(I)、坩祸护板、软毡层(2)，其特征在于，所述石英坩祸(I)呈方形结构，坩祸护板包括石墨侧板(4)和石墨底板(3)，石英坩祸(I)的四周外侧紧贴着石墨侧板(4)，石英坩祸(I)的底部垫着石墨底板(3)，软毡层(2)位于石墨侧板(4)的外围，所述石墨侧板(4)包括侧板一(5)和侧板二(6)，侧板一(5)的端面与侧板二出)的侧面相抵靠，在侧板一(5)的端面上具有内凹的凹槽部(7)，在侧板二(6)的侧面上具有与凹槽部(7)形状相对应的凸起的卡块部(8)，侧板一(5)和侧板二(6)通过螺钉(9)固定。2.根据权利要求1所述的一种多晶铸锭炉的坩祸组件，其特征在于，所述软毡层(2)可沿着石墨侧板(4)上下滑动。3.根据权利要求2所述的一种多晶铸锭炉的坩祸组件，其特征在于，所述卡块部(8)和凹槽部(7)均呈圆弧形。4.根据权利要求2所述的一种多晶铸锭炉的坩祸组件，其特征在于，所述卡块部(8)和凹槽部(7)均呈方块形。5.根据权利要求1所述的一种多晶铸锭炉的坩祸组件，其特征在于，所述石墨底板(3)为网络状滤网结构。6.根据权利要求5所述的一种多晶铸锭炉的坩祸组件，其特征在于，所述软毡层(2)为碳纤维软租层(2)，厚度为0.5cm-l.5cm。
【专利摘要】本实用新型提供了一种多晶铸锭炉的坩埚组件，属于多晶硅锭铸锭技术领域。本多晶铸锭炉的坩埚组件，包括石英坩埚、坩埚护板、软毡层，石英坩埚呈方形结构，坩埚护板包括石墨侧板和石墨底板，石英坩埚的四周外侧紧贴着石墨侧板，石英坩埚的底部垫着石墨底板，软毡层位于石墨侧板的外围，石墨侧板包括侧板一和侧板二，侧板一的端面与侧板二的侧面相抵靠，在侧板一的端面上具有内凹的凹槽部，在侧板二的侧面上具有与凹槽部形状相对应的凸起的卡块部，侧板一和侧板二通过螺钉固定。本实用新型中侧板一和侧板二为可拆卸性，软毡层的设有提高了硅料的转换效率。
【IPC分类】C30B28/06, C30B29/06
【公开号】CN204779926
【申请号】CN201520529021
【发明人】申炳荣
【申请人】浙江昊能光电有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月21日