石墨护板、铸锭设备的制作方法

本实用新型涉及晶体铸锭技术领域，特别是涉及一种石墨护板、铸锭设备。

背景技术：

随着能源危机、环境污染的不断加剧以及对能源需求的不断增加，新能源的发展在不断加快，所占比重也在不断增加。晶体硅太阳能电池作为新能源中的重要组成部分，随着科学技术的不断发展进步，综合发电成本的快速下降。而高质量的硅片是制造高效率太阳能电池的必要条件。

定向凝固法生产晶体硅是太阳能行业应用最广泛的技术。在使用定向凝固法生产晶体硅时，需要使用石英坩埚和石墨护板。在高温条件下，石英坩埚会软化变形，石墨护板起到一定的支撑作用。

在实现传统技术的过程中，申请人发现：铸锭得到的硅锭的碳含量总是偏高。

技术实现要素：

基于此，有必要针对硅锭中碳含量的上升的问题，提供一种石墨护板。

一种石墨护板，用于坩埚与侧加热器之间，所述石墨护板一侧的表面开设有多个凹槽，所述凹槽布满所述石墨护板的表面。

上述技术方案至少具有以下技术效果：石墨护板一侧的表面开设有多个凹槽，减少了石墨护板与坩埚的接触面积，进而减少了高温时石墨护板与坩埚反应生成的一氧化碳气体，减少对硅锭中碳含量的影响，同时，也为坩埚提供了更大的形变空间。

下面对技术方案进行进一步地说明。

在其中一个实施例中，多个所述凹槽在所述石墨护板的表面的投影总面积占所述石墨护板的表面总面积的比例为50％以上。

在其中一个实施例中，多个所述凹槽所围成的轮廓总面积占所述石墨护板的表面总面积的比例为80％以上。

在其中一个实施例中，所述凹槽的深度占所述石墨护板的厚度的比例为 10％～70％。

在其中一个实施例中，所述凹槽均设为条状，均匀分布于所述石墨护板的表面。

在其中一个实施例中，相邻所述凹槽之间相互连通。

在其中一个实施例中，所述凹槽设为多排，相邻排的所述凹槽之间错位排布。

在其中一个实施例中，所述石墨护板具有相对的顶部和底部,相对于所述石墨护板的顶部，所述凹槽水平地、或竖直地、或倾斜地设于所述石墨护板的表面。

在其中一个实施例中，所述石墨护板的开设所述凹槽的表面还涂覆有碳化硅层。

本实用新型还提供一种铸锭设备。

一种铸锭设备，包括：炉体，所述炉体内设有隔热笼体，所述隔热笼体内设有热交换块，所述热交换块上方设有坩埚，所述坩埚的外侧设有加热器，所述坩埚和所述加热器之间设有由多个如上任一项所述的石墨护板首尾拼接而成的坩埚护板，所述石墨护板开设所述凹槽的表面朝向所述坩埚。

上述技术方案至少具有以下技术效果：铸锭设备中包括如上所述的石墨护板，石墨护板朝向坩埚的表面开设有多个凹槽，减少了石墨护板与坩埚的接触面积，减少了高温时石墨护板与坩埚反应生成的一氧化碳气体，减少对硅锭中碳含量的影响，同时，也为坩埚提供了更大的形变空间，能够得到质量更好的晶体硅。

附图说明

图1为本实用新型一实施例石墨护板的局剖示意图；

图2为图1所示的石墨护板的结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例石墨护板的结构示意图；

图4为本实用新型又一实施例石墨护板的结构示意图；

图5为本实用新型再一实施例石墨护板的结构示意图。

其中：100、石墨护板 110、顶部 120、底部

130、凹槽 140、螺纹孔 150、定位孔

160、排气孔 170、溢流口

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

针对硅锭中碳含量所以上升的问题,申请人经过研究发现,是因为石墨护板在高温下会与石英坩埚反应生成一氧化碳气体而造成的。

为此,请参考图1和图2，本实用新型一实施例提供了一种石墨护板100，用于坩埚与侧加热器之间，石墨护板100一侧的表面开设有多个凹槽130，凹槽 130布满石墨护板100的表面，石墨护板100具有相对的顶部110和底部120。

如图1中所示的放置方式，石墨护板100具有相对的顶部110和底部120，在铸锭设备中，石墨护板100的顶部110对应的是坩埚的顶部110，石墨护板 100的底部120对应的是坩埚的底部120。传统的石墨护板在高温下会与石英坩埚反应生成一氧化碳气体，引起硅锭中碳含量的上升。本实施例中石墨护板100 一侧的表面开设有多个凹槽130，布满石墨护板100的表面，能够减少石墨护板 100与坩埚的接触面积，进而减少高温时石墨护板100与坩埚反应生成的一氧化碳气体，减少对硅锭中碳含量的影响。在实际的铸锭过程中，石墨护板100开设凹槽130的表面朝向坩埚。此处，坩埚指的是石英坩埚。

石墨护板100的板面左侧边上设置有若干竖直排列的螺纹孔140，且其右侧设置有相应数量及位置的定位孔150，通过螺栓穿过定位孔150后与螺纹孔140 的配合实现两块石墨护板100的连接。石墨护板100的顶侧还设有可以与盖板连接的螺纹孔140。左侧和右侧是相对于本实施例图1的放置方式所示的，还可以将螺纹孔140和定位孔150的位置互换。

上述技术方案至少具有以下技术效果：石墨护板100一侧的表面开设有多个凹槽130，减少了石墨护板100与坩埚的接触面积，进而减少了高温时石墨护板100与坩埚反应生成的一氧化碳气体，减少对硅锭中碳含量的影响，同时，也为坩埚提供了更大的形变空间。

下面对技术方案进行进一步地说明。

在一个实施例中，多个凹槽130在石墨护板100的表面的投影总面积占石墨护板100的表面总面积的比例为50％以上。可以理解的是，多个凹槽130在石墨护板100的表面的投影总面积，即将每个凹槽130在石墨护板100的表面的投影面积叠加，得到投影总面积。相邻凹槽130之间具有一定的距离，分布在石墨护板100的表面，可以看成是布满整个石墨护板100的表面。

在一个实施例中，多个凹槽130所围成的轮廓总面积占石墨护板100的表面总面积的比例为80％以上。可以理解的是，多个凹槽130所围成的轮廓总面积是，将多个凹槽130的轮廓共同包围，其中包括相邻凹槽130之间的未设置凹槽130的石墨护板100的表面，共同形成的轮廓总面积。相邻凹槽130之间具有一定的距离，分布在石墨护板100的表面，可以看成是布满整个石墨护板100 的表面。

在一个实施例中，凹槽130的深度占石墨护板100的厚度的比例为10％～ 70％。在石墨护板100的表面开设凹槽130，需要先保证石墨护板100的基本功能，即在坩埚高温软化形变时，石墨护板100的强度能够支撑坩埚的软化形变。其次，在石墨护板100上开设一定深度的凹槽130，能够减少石墨护板100与坩埚之间接触面积，起到减少石墨护板100与坩埚之间的反应生产的一氧化碳气体，减少对硅锭中硅含量的影响。结合这两方面的影响，凹槽130的深度在石墨护板100的厚度中的占比为10％～70％，当然该比例仅仅为本实施例中的选择方式，在其他实施例中，生产人员可以根据实际需要，调整凹槽130的深度占比。

在一个实施例中，参考图2至图4，凹槽130均设为条状，均匀分布于石墨护板100的表面。凹槽130设为条状，相比较于形状复杂的凹槽130，便于生产制备，简化生产工艺，提高生产效率。多个凹槽130均匀地分布于石墨护板100 的表面，一方面，使得结构整齐紧凑，另一方面，提高对坩埚的支撑作用，受力均匀。

进一步地，在凹槽130轮廓的拐角处可以做倒圆角处理，增加圆润度。同时，在凹槽130的内壁与石墨护板100在凹槽130以外的表面的连接处，也可以做倒圆角处理，防止坩埚软化形变时，对坩埚造成机械损伤。

在一个实施例中，相邻凹槽130之间相互连通。参考图5，相邻凹槽130 之间可以是相互连通的，即相邻凹槽130之间还设有连接槽。当然，相邻凹槽 130之间也可以是相互独立的，互不干扰。相邻凹槽130之间连通或不连通仅仅是多个凹槽130的结构表现形式，对于凹槽130能够减少石墨护板100与坩埚之间的接触面积的作用并无影响。

在一个实施例中，凹槽130设为多排，相邻排的凹槽130之间错位排布。凹槽130可以设为多排，即相对于石墨护板100的顶部110，凹槽130竖直地设于石墨护板100的表面，且水平地上下排布为至少两排，相邻排之间的凹槽130 错位排布。例如，如图5所示，凹槽130设为上下两排，上下两排之间的凹槽 130错位排布。当然，凹槽130也可以设为多列，即相对于石墨护板100的顶部 110，凹槽130水平地设于石墨护板100的表面，且竖直地左右排布为至少两列，相邻列之间的凹槽130错位排布。另外，相邻排或相邻列之间的凹槽130可以对齐排布，并不受本实施例的限制。

在一个实施例中，相对于石墨护板100的顶部110，凹槽130水平地、或竖直地、或倾斜地设于石墨护板100的表面。也就是石墨护板100的顶部110和底部120之间的关系看作竖直方向，则凹槽130可以水平地、或竖直地、或倾斜地设于石墨护板100的表面，均能够实现凹槽130能够减少石墨护板100与坩埚之间的接触面积的目的，对凹槽130的结构表现形式不做限制。例如，图2 所示为凹槽130水平地设置，图3所示为凹槽130竖直地设置，图4所示为凹槽130倾斜地设置。

在一个实施例中，石墨护板100的表面涂覆有碳化硅层。碳化硅层能够避免石墨护板100与坩埚直接接触，并且，碳化硅层具有良好的热稳定性，较好地阻隔石墨护板100与坩埚的高温反应，减少硅锭中的碳杂质。

在一个实施例中，石墨护板100的顶部110设有若干个排气孔160。若干个，可以理解为至少一个。在石墨护板100的顶部110开设若干个排气孔160，用于将铸锭过程中产生的杂质随着气流排出，从而降低硅锭中的碳含量，保证空气的通畅，也保证晶体硅的品质。排气孔160可以是圆形孔或矩形孔之类的，多个排气孔160均匀水平地排布于石墨护板100的顶部110，还可以是长条状，均匀水平地排布于石墨护板100的顶部110。

在一个实施例中，石墨护板100的底部120设有若干个溢流口170。若干个，可以理解为至少一个。在石墨护板100的底部120开设若干个溢流口170，用于将铸锭过程中产生的硅液漏液及时地排出，使系统检测到漏液现象，尽早地处理。本实施例中，溢流口170呈半圆形开口，贯穿石墨护板100的底部120的底边，多个溢流口170均匀水平地排布于石墨护板100的底部120。溢流口170 还可以是其他形状，例如矩形孔、弧形孔等。

下面提供四个涉及石墨护板100具体尺寸的实施例，进行说明。当然，石墨护板100的尺寸并不限制于以下四个实施例。

参考图5中凹槽130在石墨护板100的表面的排布方式，在实施例1中，设石墨护板100的尺寸为1085mm*610mm*20mm，凹槽130的深度为2mm，凹槽130 的宽度为20mm，水平方向的相邻凹槽130之间的间隔为20mm。

参考图5中凹槽130在石墨护板100的表面的排布方式，在实施例2中，设石墨护板100的尺寸为1243mm*610mm*20mm，凹槽130的深度为5mm，凹槽130 的宽度为40mm，水平方向的相邻凹槽130之间的间隔为20mm。

参考图5中凹槽130在石墨护板100的表面的排布方式，在实施例3中，设石墨护板100的尺寸为1080mm*600mm*30mm，凹槽130的深度为21mm，凹槽 130的宽度为20mm，水平方向的相邻凹槽130之间的间隔为20mm。

参考图2中凹槽130在石墨护板100的表面的排布方式，在实施例4中，设石墨护板100的尺寸为1243mm*600mm*20mm，凹槽130的深度为5mm，凹槽130 的宽度为20mm，水平方向的相邻凹槽130之间的间隔为20mm。

上述四个实施例中，在石墨护板100的顶部110都可以设置排气孔160，在石墨护板100的底部120都可以设置溢流口170。

本实用新型一实施例还提供了一种铸锭设备，包括：炉体，炉体内设有隔热笼体，隔热笼体内设有热交换块，热交换块上方设有坩埚，坩埚的外侧设有加热器，坩埚和加热器之间设有由多个如上任一项所述的石墨护板100首尾拼接而成的坩埚护板，石墨护板100开设凹槽130的表面朝向坩埚。

具体地，在坩埚的侧壁外部设置侧部加热器，在坩埚的上方还可以设置顶部加热器，在顶部加热器和坩埚之间还可以设置坩埚盖板，在热交换块的下方还可以设置底部加热器，并且底部加热器的几何中心与热交换块的几何中心重合。在制备晶体硅锭的过程中，隔热笼体用来在炉体内构建热场，热交换块用来使坩埚内的硅料或硅液与外界进行热量交换。本实施例中，坩埚护板可以是常见的四边、六边或八边的，也可以是其他数量的边数。

上述技术方案至少具有以下技术效果：铸锭设备中包括如上所述的石墨护板100，石墨护板100朝向坩埚的表面开设有多个凹槽130，减少了石墨护板100 与坩埚的接触面积，减少了高温时石墨护板100与坩埚反应生成的一氧化碳气体，减少对硅锭中碳含量的影响，能够得到质量更好的晶体硅。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。