专利名称：一种用于铸造多晶硅的复合材料挡板的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能光伏发电领域，具体涉及用于生长铸造多体硅的复合材料挡板。
背景技术：
目前单晶硅与多晶硅是太阳能电池最常用的材料，其中多晶硅材料由于采用了定向凝固铸锭技术、大晶粒生长或者准单晶生长技术，其光电转换效率接近单晶硅材料，而其生产成本大大低于单晶硅，因而晶体硅太阳能电池更多地使用多晶硅铸锭。在多晶硅铸锭的生产中，通常会遇到的两个问题，首先，靠近坩埚壁的多晶硅，收到坩埚壁的污染，从而效率下降，因此要尽量避免与坩埚壁接触的多晶硅向硅锭中部的扩散、生长，因此，合理的固液界面应该是中部上凸，以降低坩埚壁附件的多晶硅的生长速度。 但是由于石墨护板是热的良导体，因此，提供了较大的过冷度，造成与坩埚壁接触的多晶硅的过快生长；其次，石墨护板的导热能力非常强，会使得多晶硅铸锭炉的能耗增加。与上述问题直接相关的是铸锭过程中固液界面附近温度的分布。由于石英坩埚外面采用的是石墨挡板，其热导率较高，造成坩埚边缘的等温线分布严重偏离水平位置—— 等温线在坩埚边缘明显向上弯曲，这样固液界面形状不是水平的，而是凹面，而且边缘的温度梯度远高于坩埚中心，这造成了晶锭边缘低效多晶硅的快速生长并能耗大增。因而有必要改进固液界面附近的温度分布，使降低坩埚壁边缘多晶硅生长速度和能耗。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，提供一种用于铸造多晶硅的复合材料挡板，使坩埚边缘与坩埚中心的温度分布一致，提高晶体硅铸锭的利用率。本发明解决上述问题所采用的技术方案是一种用于铸造多晶硅的复合材料挡板，包括石墨挡板，其中，所述石墨挡板内设有保温体。上述一种用于铸造多晶硅的复合材料挡板，其中，所述保温体由炭毡加工而成。本发明的有益效果是，由于石墨挡板内设有保温体，通过采用石墨与炭毡组成的复合材料挡板，在定向凝固过程中坩埚边缘与坩埚中心的温度场分布将更加一致，其等温线分布非常接近水平方向，表明固液界面接近水平方向而非凹面，解决了晶体硅定向凝固铸锭过程中坩埚边缘与坩埚中心温度场分布不均的问题；另外温度梯度在坩埚边缘与坩埚中心不但大小相同，而且方向也高度一致，均指向垂直方向(定向凝固方向)，这样晶体硅铸锭的边缘与中心性质将会一致，这会大大提高晶体硅铸锭的利用率，降低系统能耗。此外，与高热导率的石墨挡板相比，采用该复合材料挡板后纵向温度梯度提高，因而还可以提高长晶速率。
图1是本发明的结构示意图。
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图2是采用纯石墨挡板的温度分布图。图3是采用复合材料挡板的温度分布图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，一种用于生长铸造晶体硅的复合材料挡板，主要由石墨1与保温体2 复合而成，保温体2作为夹层位于石墨挡板1内，可位于中心位置，也可偏心设置，而石墨挡板1包覆在保温体2周围。保温体2由高热阻保温材料加工而成，炭毡作为保温材料起绝热作用，可优选，石墨材料主要利用其力学性能，起支撑作用。保温体2的厚度为2 10mm，石墨挡板1总厚度为15 30mm，优选保温体2的厚度为2. 8mm，石墨挡板1的总厚度为25mm。 这里可以通过改变保温体2的厚度来调整温度梯度的大小，而保温体2厚度的变化对温度梯度方向的影响较小，可忽略。石墨挡板1的高度与宽度尺寸与改进前相同。图2与图3 分别是采用纯石墨挡板与复合材料挡板后的温度分布图。对比其温度分布可以发现，采用复合材料挡板后基本可以消除坩埚内的横向温度梯度，这可以保证硅锭边缘与中心性质一致性，很大程度上避免了边缘次品的再回炉，从而大大提高其有效利用率。此外，在长晶过程中，纵向温度梯度大小是改进之前的2倍，可以适当加快长晶速率。在实施过程中，值得注意的是，在熔料过程中需要适当地加大功率，防止硅料因挡板结构的变化而熔料时间过长。同时，这一思想除可以应用晶体硅的定向凝固工艺外，还可以应用于其它晶体的定向凝固工艺之中。以上仅是本发明的具体应用案例，对本发明的实质内容不构成任何限制。凡对挡板采用类似保温处理而形成的技术方案，均在本实用新型的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于铸造多晶硅的复合材料挡板，包括石墨挡板，其特征在于，所述石墨挡板内设有保温体。
2.如权利要求1所述一种用于铸造多晶硅的复合材料挡板，其特征在于，所述保温体由炭毡加工而成。
3.如权利要求1所述一种用于铸造多晶硅的复合材料挡板，其特征在于所述保温体的厚度为2 10mm。
4.如权利要求1所述一种用于铸造多晶硅的复合材料挡板，其特征在于所述石墨挡板总厚度为15 30mm。
全文摘要
本发明涉及一种用于铸造多晶硅的复合材料挡板，包括石墨挡板内设有保温体，而石墨挡板包覆在保温体周围，本发明能够使定向凝固铸锭过程中坩埚内温度梯度分布更加均匀，固液界面接近平面，从而使晶锭的边缘与中心部分性质接近，大大提高了晶锭的有效利用率，而且长晶过程中温度梯度得到增加，可以提高长晶速度，降低了生产成本，另外，该设计思想可以用于其它晶体的定向凝固工艺之中。
文档编号C30B28/06GK102392298SQ20111036096
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者张锦根, 王禄宝, 袁志钟 申请人:镇江环太硅科技有限公司