专利名称：一种控制长晶界面的多晶炉热场结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制长晶界面的多晶炉热场结构。
背景技术：
在太阳能电池的制作过程中，结晶界面的形状是影响多晶硅晶体品质的主要因素 之一，平坦的长晶界面不仅可以得到有效直径较大的柱状晶，也可以减少晶界、降低晶体中 的位错密度，从而提高电池片的性能。专利申请号200710168125. 5公开了一种多晶硅铸 锭炉，专利申请号200710070539. 4公开了一种多晶硅铸锭炉的热场结构，以上专利提供 的热场结构，因设计上的缺陷，热场的横向温度梯度较大，结晶界面平坦度较差，影响电池 片的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种控制长晶界面的多 晶炉热场结构，在多晶铸锭生长时，使其结晶界面始终维持为较为理想的平面状态，从而使 铸锭多晶晶锭的径向电阻率更为均勻，提高硅片电性能的均勻性，减少晶体中的径向温度 梯度，从而降低晶体内的热应力，减少晶体缺陷，提高电池的转换效率。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种控制长晶界面的多晶炉热场 结构，具有上炉体、下炉体，上炉体内设置有隔热笼和带导气筒的上保温板，下炉体内设置 有由支撑杆支撑的底保温板，同时，支撑杆支撑隔热笼内的石墨助凝块，装有硅原料的石英 坩埚放置在石墨坩埚内，石墨坩埚置于石墨助凝块上，石墨坩埚上方和侧方均设置有加热 器，所述的石墨助凝块两端边缘均倒挂有L形保温板，所述的L形保温板窄边厚度为20 80mm, L形保温板高度为90 150mm，所述的隔热笼内壁底部装有侧保温板，侧保温板高度 为200 300mm，侧保温板厚度为20 80mm ；加热时，隔热笼、侧保温板、底保温板、上保温 板形成封闭空腔；长晶时，隔热笼向上提起，侧保温板提升至L形保温板旁侧，侧保温板与L 形保温板之间的间隙为5 30mm。本发明的有益效果是(1)本发明的隔热笼内壁底部装有侧保温板，增加了隔热 笼底部的保温层厚度，强化了隔热笼侧壁的保温效果。( 石墨助凝块两端边缘均倒挂有L 形保温板，减少了石墨助凝块的径向扩散。(3)石墨助凝块在L型保温板和侧保温板的作用 下，热量只能向下散失，这就减少了热体系的横向温度梯度，即促成了硅熔体沿平面向上凝 固。因此，本发明在多晶铸锭生长时，使其结晶界面始终维持为较为理想的平面状态，从而 使铸锭多晶晶锭的径向电阻率更为均勻，提高硅片电性能的均勻性，减少晶体中的径向温 度梯度，从而降低晶体内的热应力，减少晶体缺陷，提高电池的转换效率。
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1是本发明加热时的结构示意图2是本发明长晶时的结构示意图；其中1.上保温板，2.石英坩埚，3.石墨坩埚，4.石墨助凝块，5.下炉体，6.支撑 杆，7.导气筒，8.上炉体，9.加热器，10.硅熔体，11.隔热笼，12. L型保温板，13.侧保温板， 14.底保温板，15.硅晶体。
具体实施例方式如图1图2所示的一种控制长晶界面的多晶炉热场结构，具有上炉体8、下炉体5， 上炉体8内设置有隔热笼11和带导气筒7的上保温板1，下炉体5内设置有由支撑杆6支 撑的底保温板14，同时，支撑杆6支撑隔热笼11内的石墨助凝块4，石英坩埚2放置在石墨 坩埚3内，石墨坩埚3置于石墨助凝块4上，石墨坩埚3上方和侧方均设置有加热器9。石墨助凝块4两端边缘均倒挂有L形保温板12，L形保温板12窄边厚度为20 80mm，L形保温板12高度为90 150mm，隔热笼11内壁底部装有侧保温板13，侧保温板13 高度为200 300mm，侧保温板13厚度为20 80mm ；加热时，隔热笼11、侧保温板13、底保 温板14、上保温板1形成封闭空腔；长晶时，隔热笼11向上提起，侧保温板13提升至L形 保温板12旁侧，侧保温板13与L形保温板12之间的间隙为5 30mm。本发明的安装及使用过程如下首先，将上炉体8、下炉体5分离，将装有一定数量硅原料的石英坩埚2放置在石墨 坩埚3内，石墨坩埚3置于石墨助凝块4上。将L型保温板12倒挂在石墨助凝块4的两端 边缘。上炉体8、下炉体5闭合，如图1所示，装有侧保温板13的隔热笼11与底保温板14 闭合。加热器9工作，将隔热笼11、侧保温板13、底保温板14、上保温板1形成的封闭空腔 加热到1500°C以上，硅原料在高温下开始熔化。待全部硅原料熔化为硅熔体10后，隔热笼11缓慢向上提起，与底保温板14分离， 如图2所示，因石墨助凝块4的温度及硅熔体10温度在1420°C左右，而上炉体8、下炉体5 在循环水的冷却下，温度在室温左右。因此，隔热笼11与底保温板14分离后，石墨助凝块 4与上炉体8、下炉体5的内壁发生激烈的热交换，温度迅速下降。在热传导的作用下，石英 坩埚2底部逐渐降低至硅的熔点以下，硅熔体10开始在石英坩埚2底部凝固成硅晶体15。如图2所示，隔热笼11提起后，侧保温板13提升至L形保温板12旁侧，侧保温板 13与L形保温板12之间的间隙为5 30mm，侧保温板13与L型保温板12相邻。因隔热 笼11、侧保温板13及L型保温板12都是很好的隔热材料，能够将加热器9产生的热量很好 的封闭在侧保温板13以上的空间，避免了热量的散失，降低了能耗。另一方面，石墨助凝块 4在L型保温板12和侧保温板13的作用下，热量只能向下散失，这就减少了热体系的横向 温度梯度。即促成了硅熔10体沿平面向上凝固成硅晶体15。采用本发明的热场结构，实验 测试发现，整个过程功耗降低了约15%，后续晶体切片的成品率提高了约2%。因此，本发明能够控制长晶界面，在多晶铸锭生长时，使其结晶界面始终维持为较 为理想的平面状态，从而使铸锭多晶晶锭的径向电阻率更为均勻，提高硅片电性能的均勻 性，减少晶体中的径向温度梯度，从而降低晶体内的热应力，减少晶体缺陷，提高电池的转 换效率。
权利要求
1. 一种控制长晶界面的多晶炉热场结构，具有上炉体(8)、下炉体(5)，上炉体(8)内 设置有隔热笼(11)和带导气筒(7)的上保温板(1)，下炉体(5)内设置有由支撑杆(6)支 撑的底保温板(14)，其特征在于所述的支撑杆(6)同时支撑隔热笼(11)内的石墨助凝块 G)，装有硅原料的石英坩埚(2)放置在石墨坩埚(3)内，石墨坩埚(3)置于石墨助凝块(4) 上，石墨坩埚(3)上方和侧方均设置有加热器(9)，所述的石墨助凝块(4)两端边缘均倒挂 有L形保温板(12)，所述的L形保温板(12)窄边厚度为20 80mm，L形保温板(12)高 度为90 150mm，所述的隔热笼(11)内壁底部装有侧保温板(13)，侧保温板(13)高度为 200 300mm，侧保温板(13)厚度为20 80mm ；加热时，隔热笼(11)、侧保温板(13)、底保 温板(14)、上保温板⑴形成封闭空腔；长晶时，隔热笼(11)向上提起，侧保温板(13)提 升至L形保温板(12)旁侧，侧保温板(13)与L形保温板(12)之间的间隙为5 30mm。
全文摘要
本发明涉及一种控制长晶界面的多晶炉热场结构，具有上炉体、下炉体，上炉体内设置有隔热笼和上保温板，下炉体内设置有底保温板，支撑杆支撑隔热笼内的石墨助凝块，石墨助凝块两端边缘均倒挂有L形保温板，隔热笼内壁底部装有侧保温板，加热时，隔热笼、侧保温板、底保温板、上保温板形成封闭空腔；长晶时，侧保温板与L形保温板之间的间隙为5～30mm。本发明在多晶铸锭生长时，使其结晶界面始终维持为较为理想的平面状态，从而使铸锭多晶晶锭的径向电阻率更为均匀，提高硅片电性能的均匀性，减少晶体中的径向温度梯度，从而降低晶体内的热应力，减少晶体缺陷，提高电池的转换效率。
文档编号C30B29/06GK102108544SQ20101029901
公开日2011年6月29日 申请日期2010年10月8日 优先权日2010年10月8日
发明者张志强, 黄强, 黄振飞 申请人:常州天合光能有限公司