专利名称：用于超大晶粒铸锭炉的热场结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于超大晶粒铸锭炉的热场结构，属于光伏行业生产过程中的多晶硅铸锭技术领域。
背景技术：
单晶硅和多晶硅是目前太阳能电池行业最主要的两种衬底材料，单晶硅由拉制制得，具有闻效率、闻成本的特点，多晶娃由铸造制得，电池具有低成本、低效率的特点。超大 晶粒是利用多晶铸锭的方法制造出的具有单一晶向和较低缺陷密度的超大晶粒，电池其兼具了低成本和高效率的特点，因而具有很大的优势。美国专利(US2007/0169684A1)及中国专利(200910152970. 2)、(201010198142. 5)等报道了多种类单晶铸锭的方法，其中最主要的一种方法是在坩埚底部铺特定晶向的单晶作为籽晶，在上面装入硅料，在铸锭炉里控制硅料融化程度，待部分籽晶融化后通过底部冷却使晶体沿籽晶向上生长，最终得到超大晶粒锭。对于具有四周加热器结构的多晶铸锭炉，由于化料时热量从四周向中心传递，坩埚内部四周温度高，中心温度低，固液界面向上凸，边角籽晶容易熔化，导致超大晶粒锭边角区域有大量多晶形成。现有的多晶硅铸锭炉如中国专利(CN101851782A)所公开的“一种次单晶硅铸锭炉的双腔体隔热笼”其包括在铸锭炉隔热笼内壁设置将隔热笼分割成上下两个腔室的环形挡块，坩埚的底部位于环形挡块的下侧，坩埚其他部分位于环形挡块的上侧，拉大了硅料融化阶段的温度梯度，便于控制籽晶的融化量。这种热场结构在长晶阶段时，由于坩埚底部位于隔热块的下侧，加热器的热量无法直接辐射到坩埚底部，导致坩埚底部侧壁温度偏低，硅液容易在侧壁结晶，并向硅液内部生长，最终在超大晶粒锭边角区域形成大量多晶，降低了整锭的品质。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种既能方便控制籽晶融化量，又能减少准单晶铸淀边角多晶，提闻超大晶粒淀的单晶比例及成品率的用于超大晶粒铸淀炉的热场结构。本实用新型的目的是这样实现的本实用新型用于超大晶粒铸锭炉的热场结构，它包括隔热笼，隔热笼的内部设置有石英坩埚，该石英坩埚的外围设置有石墨护板，所述石墨护板的外侧设有加热器，所述加热器的下方设置有隔热条，该隔热条底部固定有四根石墨顶杆，其中每根石墨顶杆的中部均固定有石墨挡块，隔热笼底部在石墨顶杆下方设置有一圈环形的保温块，所述保温块中纵向开有四个小孔，每个小孔均位于石墨顶杆的正下方，小孔内设有石墨套管，所述保温块的下方设置有下保温板。所述隔热条与隔热笼的内壁和石墨护板外侧均留有间隙。所述隔热条为一个由三层固化碳毡组成的环形隔热条。[0010]本实用新型用于超大晶粒铸锭炉的热场结构具有以下优点本实用新型用于超大晶粒铸锭炉的热场结构在隔热笼内加入了可以上下移动的隔热条，硅料融化阶段隔热条位于上位，可以阻止加热器对坩埚底部和DS块的辐射，使固液界面较平，便于控制籽晶熔化量，籽晶厚度也可以控制得较薄，提高超大晶粒锭的成品率，降低准单晶铸锭成本；长晶阶段，石墨挡块位于下位，加热器直接对坩埚底部辐射热量，坩埚底部侧壁温度升高，抑制硅液从侧壁结晶向硅液内部生长，超大晶粒锭边角部分多晶比例降低。
图I为本实用新型用于超大晶粒铸锭炉的热场结构在化料阶段的示意图。图2为本实用新型用于超大晶粒铸锭炉的热场结构在长晶阶段的示意图。图中隔热笼I、石英坩埚2、石墨护板3、加热器4、籽晶5、隔热条6、石墨顶杆7、石墨挡块8、保温块9、石墨套管10、下保温板11。
具体实施方式
参见图I和图2，本实用新型涉及一种用于超大晶粒铸锭炉的热场结构，包括隔热笼1，隔热笼I的内部设置有石英坩埚2，该石英坩埚2的外围设置有石墨护板3，石英坩埚2可以放入籽晶5，所述石墨护板3的外侧设有加热器4，所述加热器4的下方设置有一个由三层固化碳毡组成的环形隔热条6，所述隔热条6与隔热笼I的内壁和石墨护板3外侧均留有间隙，可以便于石墨挡块8上下移动和工艺气体的流通，该隔热条6底部固定有四根石墨顶杆7，其中每根石墨顶杆7的中部均固定有石墨挡块8,隔热笼I底部在石墨顶杆7下方设置有一圈环形的保温块9，所述保温块9中纵向开有四个小孔，每个小孔均位于石墨顶杆7的正下方，小孔内设有石墨套管10，隔热条6在石墨顶杆7带动下可以上下移动，使得石墨顶杆7套入石墨套管10中。硅料化料时隔热条6位于上位，其上侧保持在坩埚底部以上，转长晶阶段后隔热条移到下位，其上侧保持在坩埚底部以下，所述保温块9的下方设置有下保温板11，该下保温板11与隔热笼I的底部相连，当进入长晶阶段时可以向下打开下保温板11。这种用于超大晶粒铸锭炉的热场结构工作时I、硅料融化阶段，下保温板11位于上位，环形隔热条6在四根石墨顶杆7的作用升到上位，隔热条6上侧位于坩埚底部以上，可以阻止加热器4对石英坩埚2底部的直接辐射，从而使籽晶5融化的固液界面较平，便于控制籽晶5的融化量。2、转入长晶阶段后，将下保温板11向下打开，使石英坩埚2底部的热量通过下保温板11和隔热笼I之间的开口辐射出去，从而达到从底到顶定向凝固的目的。下保温板11下降的同时，隔热条6和石墨顶杆7在重力的作用下也随着下保温板11下降，当石墨顶杆7上的石墨挡块8和隔热笼I底部的保温块9接触，石墨顶杆7和隔热条6便不再向下移动，这时隔热条6的上侧位于石英坩埚2底部以下，从而加热器5能够直接辐射到石英坩埚2底部侧面，从而抑制硅液在石英坩埚2内壁结晶和向硅液内部长大。3、下保温板11继续下降，硅液由底部向上逐渐凝固，直到铸锭结束。
权利要求1.一种用于超大晶粒铸锭炉的热场结构，它包括隔热笼(1)，隔热笼(I)的内部设置有石英坩埚(2)，该石英坩埚(2)的外围设置有石墨护板(3)，所述石墨护板(3)的外侧设有加热器(4)，其特征在于所述加热器(4)的下方设置有隔热条(6)，该隔热条(6)底部固定有四根石墨顶杆(7)，其中每根石墨顶杆(7)的中部均固定有石墨挡块(8),隔热笼(I)底部在石墨顶杆(7)下方设置有一圈环形的保温块(9)，所述保温块(9)中纵向开有四个小孔，每个小孔均位于石墨顶杆(7)的正下方，小孔内设有石墨套管(10)，所述保温块(9)的下方设置有下保温板(I I)。
2.根据权利要求I所述的一种用于超大晶粒铸锭炉的热场结构，其特征在于所述隔热条(6)与隔热笼(I)的内壁和石墨护板(3)外侧均留有间隙。
3.根据权利要求I或2所述的一种用于超大晶粒铸锭炉的热场结构，其特征在于所述隔热条(6)为一个由三层固化碳毡组成的环形隔热条。
专利摘要本实用新型涉及一种用于超大晶粒铸锭炉的热场结构，属于光伏行业生产过程中的多晶硅铸锭技术领域，其特征在于它包括加热器(4)，所述加热器(4)的下方设置有隔热条(6)，该隔热条(6)底部固定有四根石墨顶杆(7)，其中每根石墨顶杆(7)的中部均固定有石墨挡块(8)，隔热笼(1)底部在石墨顶杆(7)下方设置有一圈环形的保温块(9)，所述保温块(9)中纵向开有四个小孔，每个小孔均位于石墨顶杆(7)的正下方，小孔内设有石墨套管(10)，所述保温块(9)的下方设置有下保温板(11)。这种热场结构既能方便控制籽晶融化量，又能减少准单晶铸锭边角多晶，提高超大晶粒锭的单晶比例及成品率。
文档编号C30B29/06GK202744660SQ201220263480
公开日2013年2月20日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者李晓辉, 孙海知, 潘欢欢, 宋江, 黄东, 邢国强 申请人:海润光伏科技股份有限公司