专利名称：一种多晶铸锭炉石墨坩埚组件的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种多晶铸锭炉石墨坩埚组件。
背景技术：
目前，在太阳能行业多晶硅锭的生产过程中，采用的是定向凝固法提纯硅锭的生产工艺，所采用的设备称多晶铸锭炉；在生产多晶硅锭时，需要把硅料加热至1420°C以上使其熔化，然后进行定向凝固。生产过程中，硅料是盛装在高纯陶瓷坩埚内加热熔化的，由于陶瓷坩埚在1300°C左右开始软化，在陶瓷坩埚的外面一般采用石墨坩埚来承托，同时也因为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埚承载硅料。为了保证多晶硅锭的质量，陶瓷坩埚内表面通常采用Si3N4涂层处理。在化料及定向凝固过程中，需要通入0. 6kgf/cm2压力的高纯氩气，以带走硅料内杂质并减少硅蒸气的对热场的污染。目前常用的陶瓷坩埚尺寸为880mmX 880mmX 420mm，外面采用厚度约25. 4mm石墨坩埚承重。由于在生产过程中，首先使陶瓷坩埚内硅料完全熔化，然后让熔化的硅料从底部往上定向凝固，最理想的效果是让硅料从坩埚底部开始同步凝固，使成晶面在同一平面上， 这样多晶硅锭成晶率高。目前多晶硅锭生产中存在的普遍问题是在定向凝固过程中，硅料在坩埚四侧和四角冷却得快，坩埚中心冷却得慢，这严重影响了多晶硅锭的成晶率，其原因就在于石墨坩埚底部和四周冷却速度不一致，外侧冷却得快，底部冷却得慢，所以不能实现外侧和中心同步定向凝固。因此，如何有效增强多晶铸锭炉坩埚下部的保温效果，提高硅锭的成晶率和内在品质成为技术人员努力研究的方向。
实用新型内容针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种新的多晶铸锭炉石墨坩埚组件，通过增强坩埚下部保温效果，有效地提高多晶铸锭炉多晶硅锭成晶率和内在品质。本实用新型的具体的技术方案是在现有石墨坩埚外侧下部设置有保温层。该保温层可采用固化炭毡(固化石墨毡)、石墨毡或其它保温材料制成，它对坩埚侧面和四角均起到保温作用，使硅料四侧及四角和中心尽量一致地同步定向凝固，从而提高多晶硅锭的成晶率和内在品质。在本实用新型中，根据设计要求，所述的保温层还可以设置在石墨坩埚外侧的其它部分，乃至外侧的全部。为使发热体产生的热量能够通过保温层对坩埚充分加热，保温层上最好设置有槽或孔。所述的槽或孔为外高内低的斜槽或斜孔，从而与发热体热辐射传播的方向一致。为了减少工艺气体对保温毡的冲刷，提高其使用寿命，本实用新型在保温层外侧设置为炭/炭复合材料、石墨、钼或者其它材质制作的薄板，薄板上也应设置有与保温层上的槽或孔位置对应、形状一致的孔。所述的槽或孔为横向的长槽或长孔。本实用新型的优点是在化料阶段，发热体热量能通过“百叶窗”辐射到石墨坩埚，再传递到硅料，使硅料熔化；在硅料定向凝固阶段，该保温毡对坩埚侧面和四角均起到保温作用，使硅料边角和中心尽量一致地同步冷却，从而提高多晶硅锭的成晶率和内在品质。
图1为本实用新型的主视图；图2为图1的剖视图；图3为图1的俯视图；其中，1、石墨坩埚侧板，2、陶瓷坩埚，3、发热体，4、硅料，5、薄板，6、保温层，7、孔， 8、石墨坩埚底板，9、螺栓。
具体实施方式
下面通过非限定性的实施例并结合附图对本实用新型作进一步的说明如图所示，本实施例包括陶瓷坩埚2及其外侧的石墨坩埚，加热体3位于石墨坩埚外侧的上部。石墨坩埚底板8有向外突出的突沿，在加热体3下方的石墨坩埚保板1的外侧围有保温层6，保温层6设置于石墨坩埚底板8的突沿上。保温层6外侧有薄板5，薄板 5和保温层6通过螺栓9固定在石墨坩埚侧板1上。保温层6及薄板5上有位置对应的横向长孔7，其中，保温层6上的横向长孔7为内侧低、外侧高的斜孔。本实用新型的技术方案适用于晶体(如硅料4)定向凝固工艺的设备上。上述实施例仅用于对本发明的说明，并非对其限制。
权利要求1.一种多晶铸锭炉石墨坩埚组件，包括石墨坩埚，其特征是在石墨坩埚外侧下部设置有保温层(6)。
2.根据权利要求1所述的多晶铸锭炉石墨坩埚组件，其特征是所述保温层(6)上设置有槽或孔(7)。
3.根据权利要求2所述的多晶铸锭炉石墨坩埚组件，其特征是所述的槽或孔(7)为外高内低的斜槽或斜孔。
4.根据权利要求1或2或3所述的多晶铸锭炉石墨坩埚组件，其特征是保温层(6)外侧设置有薄板(5)，薄板(5)上设置有与保温层(6)上的槽或孔(7)位置对应、形状一致的孔。
5.根据权利要求4所述的多晶铸锭炉石墨坩埚组件，其特征是所述的槽或孔(7)为横向的长槽或长孔。
专利摘要本实用新型为一种多晶铸锭炉石墨坩埚组件。其技术方案是在现有石墨坩埚外侧下部设置有保温层。该保温层可采用保温毡或其它保温材料制成，它对坩埚侧面和四角均起到保温作用，使硅料边角和中心尽量一致地同步冷却，从而提高多晶硅锭的成晶率和内在品质。
文档编号C30B11/00GK201942777SQ20102067988
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者刘添华, 张江城, 张洪义, 曹洪庆, 邹志勇, 靳忠磊 申请人:山东伟基炭科技有限公司