一种硅料装料方法与流程

本发明属于光伏设备制造技术领域，特别是涉及一种硅料装料方法。

背景技术：

当前光伏用多晶硅锭通常采用底部铺设硅料籽晶的方式进行铸造，熔化过程中底部籽晶的保留就成为技术的关键点之一。保留底部籽晶的基本原理为熔化过程中保持底部温度低，使得底部硅料籽晶不会熔化。而在实际生产过程中经常发生因底部温度过高而造成的底部籽晶不能全部保留的问题，引起底部籽晶保留面积降低，这一问题也是一直困扰有籽晶高效多晶技术的问题之一，虽然热场结构的改进可以优化底部的温度，使得底部籽晶保留的面积增多。但是，热场结构的改造主要是增加侧部的碳纤维硬毡隔热条起到阻挡热量辐射的作用，因此在生产成本方面增加硬毡成本；热场结构的内部尺寸受制于隔热笼的尺寸及炉壳的尺寸，因此热场内部空间有限，隔热条的加入会使得坩埚尺寸受到一定的限制，不能横向增大坩埚尺寸，中心位置硅块尺寸一定，硅锭总尺寸受到一定限制，所以边部边皮低品质部分切割部分会减少，边部低质量部分留存较多，因此对单锭铸造重量及边部硅块晶体的品质具有一定的影响，因此侧部隔热条的加入会对坩埚横向尺寸的增加即硅锭重量具有一定的限制作用，同时对坩埚横向尺寸的限制也会影响硅锭侧部硅块的品质，坩埚尺寸越小影响越大；隔热条的固定方法通常采用钼丝缠绕固定及螺杆石墨支撑板固定等方案，在实际操作过程中，热场内部震动比较强烈，容易发生固定硬毡掉落的现象，由于热场内部空间较小，掉落硬毡与加热器接触的可能性较大，因此容易接触导电，发生危险；另外硬毡的增加使得热场空间基本达到极限，隔热笼的移动较易与硬毡发生刮蹭，对隔热笼具有一定的破坏性风险；侧部增加硬毡隔热条起到阻挡热量传递的作用，化料阶段阻挡热量向内部辐射，但是在长晶阶段同样起到阻挡热量向外传递的作用，特别是在长晶后期，中下部的硬毡起到阻挡热量向下传递的作用，因此降低热场内部顶低的温度差，从而减弱晶体的纵向定向生长的趋势，对晶体品质具有一定的影响。而且硬毡对侧部热量的阻挡，使得部分热量被反射向外部辐射，引起热量的浪费，造成铸造成本增加。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种硅料装料方法，能够在低成本的前提下，优化底部的温度，使得底部籽晶保留的面积增多。

本发明提供的一种硅料装料方法，包括：

在坩埚底部装入硅料籽晶；

在所述硅料籽晶的上部装入多层具有中间空隙的块状料；

在最上面一层具有中间空隙的块状料的上部装入一层密排的块状料；

在所述密排的块状料的上部装入剩余的硅料。

优选的，在上述硅料装料方法中，

所述在所述硅料籽晶的上部装入多层具有中间空隙的块状料为：

在所述硅料籽晶的上部装入多层长方体形状的具有中间空隙的块状料。

优选的，在上述硅料装料方法中，

每层的所述中间空隙的体积不小于每层中的块状料体积的五分之一。

优选的，在上述硅料装料方法中，

所述具有中间空隙的块状料的层数为两层至四层。

优选的，在上述硅料装料方法中，

每层具有中间空隙的块状料中，相邻的所述块状料之间全部设置有空隙。

优选的，在上述硅料装料方法中，

所述具有中间空隙的块状料的高度均相同。

通过上述描述可知，本发明提供的上述硅料装料方法，由于包括在坩埚底部装入硅料籽晶；在所述硅料籽晶的上部装入多层具有中间空隙的块状料；在最上面一层具有中间空隙的块状料的上部装入一层密排的块状料；在所述密排的块状料的上部装入剩余的硅料，因此能够在低成本的前提下，优化底部的温度，使得底部籽晶保留的面积增多。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种硅料装料方法的示意图；

图2为本申请实施例提供的第一种硅料装料方法装完之后的示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想在于提供一种硅料装料方法，能够在低成本的前提下，优化底部的温度，使得底部籽晶保留的面积增多。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供的第一种硅料装料方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种硅料装料方法的示意图，该方法包括如下步骤：

S1：在坩埚底部装入硅料籽晶；

S2：在所述硅料籽晶的上部装入多层具有中间空隙的块状料；

S3：在最上面一层具有中间空隙的块状料的上部装入一层密排的块状料；

S4：在所述密排的块状料的上部装入剩余的硅料。

具体的，参考图2，图2为本申请实施例提供的第一种硅料装料方法装完之后的示意图，将可铸造用的块状料1逐层放置在小尺寸硅料籽晶2上部，块状料1之间留有一定的空隙，每层之间的块状料1放置在相邻层的空隙处，空隙尺寸小于放置上面块状料的尺寸，这样可以形成具有空气间隙的块状硅料墙体，同时在此硅料墙体最上层增加密排的块状料3，防止化料过程中上部硅液流入到底部空气间隙内部，减小空气层体积比例，保证底部温度不升高太多，最后装入剩余的硅料4。该实施例采用空气的导热小、具有保温功能的特性，在距离籽晶最近的硅料层内部增加空气层，起到阻挡热量向下传递的作用从而降低底部温度，起到保护底部籽晶的作用。

通过上述描述可知，本申请实施例提供的上述第一种硅料装料方法，由于包括在坩埚底部装入硅料籽晶；在所述硅料籽晶的上部装入多层具有中间空隙的块状料；在最上面一层具有中间空隙的块状料的上部装入一层密排的块状料；在所述密排的块状料的上部装入剩余的硅料，因此能够在低成本的前提下，优化底部的温度，使得底部籽晶保留的面积增多。

本申请实施例提供的第二种硅料装料方法，是在上述第一种硅料装料方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述在所述硅料籽晶的上部装入多层具有中间空隙的块状料为：

在所述硅料籽晶的上部装入多层长方体形状的具有中间空隙的块状料。

需要说明的是，这种长方体形状的块状料在日常生产中的回收料或者边皮料里面就可以找到，易于获得，而且装入的这种具有中间空隙的块状料的层数越多，对底部籽晶的保护效果就更好。当然也可以采用其他形状的块状料，只要保证留有空隙，且自身未熔化前阻挡顶部硅液流到底部就可以。

本申请实施例提供的第三种硅料装料方法，是在上述第二种硅料装料方法的基础上，还包括如下技术特征：

每层的所述中间空隙的体积不小于每层中的块状料体积的五分之一。

需要说明的是，当该值小于五分之一时，阻挡导热的效果不佳。而理论上该值可以达到二分之一，可以根据具体实际情况进行调整，此处并不限制。

本申请实施例提供的第四种硅料装料方法，是在上述第三种硅料装料方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述具有中间空隙的块状料的层数为两层至四层。

需要说明的是，可以根据实际需要来选择设置的层数，层数越高，则保证底部籽晶低温的效果更好。

本申请实施例提供的第五种硅料装料方法，是在上述第四种硅料装料方法的基础上，还包括如下技术特征：

每层具有中间空隙的块状料中，相邻的所述块状料之间全部设置有空隙。

在这种情况下，就能够保证各个区域的隔热效果一致，提高保证底部籽晶低温的效果。

本申请实施例提供的第六种硅料装料方法，是在上述第一种至第五种硅料装料方法中任一种的基础上，还包括如下技术特征：

所述具有中间空隙的块状料的高度均相同。

在这种情况下，就能够更容易放置块状料，便于搭建墙体。

综上所述，本申请实施例提供的上述方法，能够做到与热场结构改进同样的效果，而更加节省成本，操作简单易实现，同时只是对化料阶段具有阻挡热量辐射的作用，当在长晶阶段，空气层已经熔化消失，并不会对长晶过程造成影响，因此具有影响小、直接达到目的的特点，简单易操作，成本低，能够高效保护底部籽晶，无副作用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。