一种多晶硅铸锭装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种能够提高产品合格率的多晶硅铸锭装置。该多晶硅铸锭装置包括炉体，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有升降杆，所述保温隔热笼内设置有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述炉体底部安装有溢流毯，所述溢流毯的上表面安装有溢流丝，所述坩埚与坩埚护板之间设置有碳毡，侧部加热器的热量先透过坩埚护板后再透过碳毡传递给坩埚，这样可以使热量在透过碳毡时得到均化，从而使坩埚受热均匀，保证坩埚内的硅料熔化速度一致，最后形成的铸锭合格率较高，可以提高产品的合格率。适合在多晶硅生产设备领域推广应用。
【专利说明】—种多晶娃铸锭装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及多晶硅生产设备领域，尤其是一种多晶硅铸锭装置。
【背景技术】
[0002]太阳能电池可以将光能转换为电能，是现代节能社会发展的一个重点。根据基体材料的不同，现有的太阳能电池分为多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和类单晶硅太阳能电池。其中，单晶硅太阳能电池的转化效率高，但生产成本也高，多晶硅太阳能电池的转化效率比单晶硅太阳能电池低1%_2%，但其生产成本也低，而类单晶硅太阳能电池是介于单晶硅电池和多晶硅太阳能电池之间的电池。综合考虑，目前市场上的太阳能电池仍以多晶硅太阳能电池为主。
[0003]现有用于生产多晶硅太阳能电池的多晶硅锭通常采用铸锭工艺制的，铸锭工艺一般是通过多晶硅铸锭装置实现的，现有的多晶硅铸锭装置包括，包括炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩放置在下托保温板上，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有能够使保温罩上下移动的升降杆，所述保温隔热笼内设置有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨底板放置在热交换平台上，坩埚放置在石墨底板上，坩埚护板设置在坩埚外侧，侧部加热器设置在坩埚护板的外侧，石墨盖板设置在坩埚上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方，所述热交换平台通过石墨立柱固定在炉体底部，坩埚护板的上端设置有尾气排放孔，还包括进气管，所述进气管依次穿过炉体、保温罩、顶部加热器、石墨盖板后伸入坩埚内，所述炉体底部安装有溢流毯，所述溢流毯的上表面安装有溢流丝。
[0004]目前的铸锭工艺，首先是经过喷涂-装料工序后，再进入铸锭工序。
[0005]喷涂:硅料高温熔化后会与坩埚发生反应，引入杂质，并且造成粘锅，影响硅锭的质量，所以需要在坩埚与硅料之间喷涂一层氮化硅溶液，利用氮化硅可以有效的隔离硅料与坩埚，氮化硅溶液喷涂完成以后，再进行高温烘干，将氮化硅溶液中的水分蒸发，就可以使坩埚内壁附着一层氮化硅涂层。
[0006]装料:坩埚烘干以后，将散碎的硅料，按顺序、要求及重量将硅料装入坩埚中。
[0007]装完料的坩埚就可以进行下一步的铸锭工艺，首先将装好料的坩埚装入铸锭炉的炉体内，按要求装好后，将铸锭炉合盖，合盖以后的铸锭炉，就形成一个密封的腔室，将装好硅料的坩埚密封在铸锭炉内部，开始运行铸锭工艺，整个铸锭工艺分6个过程，抽真空-加热_熔化_长晶_退火_冷却。
[0008]S11、抽真空:将炉体内的空气从抽气孔抽走，防止升温的过程中空气中的氧气与硅料发生氧化反应，影响硅锭质量。抽真空是利用真空泵将炉体内的空气抽出，直到达到设备开启要求。
[0009]S12、加热:抽真空完成以后，进入加热阶段，加热是为了快速使硅料升温接近熔化温度，此时炉腔内的环境为真空环境，可以有利于将附着在硅料表面的水蒸气，通过抽真空的方法抽出，并且快速升温。[0010]S13、熔化:熔化过程中，需要在密封的腔室内填充氩气，避免附着在坩埚内壁的氮化硅涂层发生分解反应，氩气是通过进气管充入炉体内。熔化开始后，炉体内开始充气，按工艺程序充气到规定压力后，开始动态保持。
[0011]S14、长晶:熔化完成的硅料，开始进行长晶，长晶的过程是将炉体内部的保温罩向上升，液态硅从底部开始散热，底部的液态硅变成固态硅，并伴随着保温罩的上升及热量的散失，缓慢向上凝固，直至整个硅锭凝固完成。
[0012]S15、退火:由于长晶过程在底部开始，并伴随保温罩升起，直至顶部，这样顶底之间因为散热的原因，就会存在一定得温度差，产生内应力。退火的作用就是在保证恒温环境下，消除温度差，从而消除内应力。
[0013]S16、冷却:在炉腔内快速冷却硅锭到出炉温度。 [0014]现有的多晶硅铸锭装置在使用过程中，存在以下问题:由于侧部加热器的热量是透过坩埚护板传递给坩埚的，但是由于侧部加热器的散热面和坩埚护板的面积比例不是1:1，这就导致侧部加热器传递热量存在不均匀的情况，使得坩埚受热不均匀，从而导致坩埚内的硅料熔化速度不一致，容易导致最后形成的铸锭达不到规定要求，产品的合格率较低。
实用新型内容
[0015]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够提高产品合格率的多晶硅铸锭
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[0016]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:该多晶硅铸锭装置，包括炉体，炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有下托保温板与保温罩，保温罩放置在下托保温板上，保温罩与下托保温板共同构成保温隔热笼，所述保温罩上连接有能够使保温罩上下移动的升降杆，所述保温隔热笼内设置有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、侧部加热器、顶部加热器、热交换平台，所述石墨底板放置在热交换平台上，坩埚放置在石墨底板上，坩埚护板设置在坩埚外侧，侧部加热器设置在坩埚护板的外侧，石墨盖板设置在坩埚上方，顶部加热器设置在石墨盖板上方，所述热交换平台通过石墨立柱固定在炉体底部，坩埚护板的上端设置有尾气排放孔，还包括进气管，所述进气管依次穿过炉体、保温罩、顶部加热器、石墨盖板后伸入坩埚内，所述炉体底部安装有溢流毯，所述溢流毯的上表面安装有溢流丝，所述坩埚与坩埚护板之间设置有碳毡。
[0017]进一步的是,所述碳租的厚度为IOmm~20mm。
[0018]进一步的是，所述碳租的厚度为15mm。
[0019]进一步的是，所述尾气排放孔为圆孔。
[0020]进一步的是，所述坩埚护板包括上护板与下护板，上护板与下护板拼接在一起，并且上护板的高度是下护板高度的3~4倍。
[0021]进一步的是，所述下护板的上端面设置有凹槽，在上护板的下端面设置有与凹槽相匹配的凸起。
[0022]本实用新型的有益效果是:通过在坩埚与坩埚护板之间设置有碳毡，侧部加热器的热量先透过坩埚护板后再透过碳毡传递给坩埚，由于碳毡具有较好的隔热保温性能，因此，热量不会快速透过碳毡传递到坩埚内，这样可以使热量在透过碳毡时得到均化，从而使坩埚受热均匀，保证坩埚内的硅料熔化速度一致，最后形成的铸锭合格率较高，可以大大提高产品的合格率。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型多晶硅铸锭装置的结构示意图；
[0024]图2是本实用新型所述溢流毯的结构示意图；
[0025]图3是本实用新型所述坩埚护板的结构示意图；
[0026]图中标记为:炉体1、抽气孔2、下托保温板3、保温罩4、升降杆5、坩埚6、坩埚护板
7、上护板71、下护板72、石墨底板8、石墨盖板9、侧部加热器10、顶部加热器11、热交换平台12、尾气排放孔13、进气管14、溢流毯18、溢流丝19、碳毡21、石墨立柱22。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0028]如图1、2、3所示，该多晶硅铸锭装置，包括炉体1，炉体I上设置有抽气孔2，所述炉体I内设置有下托保温板3与保温罩4，保温罩4放置在下托保温板3上，保温罩4与下托保温板3共同构成保温隔热笼，所述保温罩4上连接有能够使保温罩4上下移动的升降杆5，所述保温隔热笼内设置有坩埚6、坩埚护板7、石墨底板8、石墨盖板9、侧部加热器10、顶部加热器11、热交换平台12，所述石墨底板8放置在热交换平台12上，坩埚6放置在石墨底板8上，坩埚护板7设置在坩埚6外侧，侧部加热器10设置在坩埚护板7的外侧，石墨盖板9设置在坩埚6上方，顶部加热器11设置在石墨盖板9上方，所述热交换平台12通过石墨立柱22固定在炉体I底部，坩埚护板7的上端设置有尾气排放孔13，还包括进气管14，所述进气管14依次穿过炉体1、保温罩4、顶部加热器11、石墨盖板9后伸入坩埚6内，所述炉体I底部安装有溢流毯18，所述溢流毯18的上表面安装有溢流丝19，所述坩埚6与坩埚护板7之间设置有碳毡21。通过在坩埚6与坩埚护板7之间设置有碳毡21，侧部加热器10的热量透过坩埚护板7后再透过碳毡21传递给坩埚6，由于碳毡21具有较好的隔热保温性能，因此，热量不会快速透过碳毡21传递到坩埚6内，这样可以使热量在透过碳毡21时得到均化，保证坩埚6内的硅料熔化速度一致，最后形成的铸锭合格率较高，可以大大提高产品的合格率。
[0029]为了使坩埚6受热更加均匀同时又不会对坩埚6的加热造成影响，所述碳毡21的厚度优选为IOmm?20mm。在保证坩埚6受热均匀的前提下，尽量的节约成本，所述碳毡21的厚度为15mm。
[0030]为了更好的有利于杂质的挥发，所述尾气排放孔13为圆孔，原有的尾气排放孔13为方形槽孔，尾气从方形槽孔排出时，尾气的气流方向比较散乱，不规律，不利于杂质的挥发，将其改为圆孔后，可以使尾气的气流方向有规律，从而有利于杂质的挥发。
[0031]另外，在利用多晶硅铸锭装置进行半融工艺加工时，保温隔热笼不需要封闭，保温罩5与下托保温板3之间有间隙，便于散热，但是需要在坩埚6底部铺设一层子晶，而在对硅料进行加热熔化时，子晶需保持在半融状态，这就需要对加热器进行严格精确的控制才能实现，操作起来极为困难，很容易使子晶过度融化，本实用新型对坩埚护板7进行改进，可以有效避免子晶被过度融化，即所述坩埚护板7包括上护板71与下护板72，上护板71与下护板72拼接在一起，由于上护板71与下护板72是拼接在一起的，因此，上护板71与下护板72之间存在拼接缝隙，并且使拼接缝隙正好处于子晶与硅料的分隔面，这样坩埚6底部的热量会透过拼接缝隙快速的散失掉，从而避免子晶被过度融化，使子晶保持在半融状态。
[0032]为了便于将上护板71与下护板72拼接在一起，所述下护板72的上端面设置有凹槽，在上护板71的下端面设置有与凹槽相匹配的凸起。在拼接时只需将设置在上护板71上的凸起放入下护板72上设置的凹槽内即可，操作非常方便。
【权利要求】
1.一种多晶硅铸锭装置，包括炉体(1)，炉体(I)上设置有抽气孔(2)，所述炉体(I)内设置有下托保温板(3)与保温罩(4)，保温罩(4)放置在下托保温板(3)上，保温罩(4)与下托保温板(3 )共同构成保温隔热笼，所述保温罩(4 )上连接有能够使保温罩(4 )上下移动的升降杆(5)，所述保温隔热笼内设置有坩埚(6)、坩埚护板(7)、石墨底板(8)、石墨盖板(9)、侧部加热器(10)、顶部加热器(11)、热交换平台(12)，所述石墨底板(8)放置在热交换平台(12)上，坩埚(6)放置在石墨底板(8)上，坩埚护板(7)设置在坩埚(6)外侧，侧部加热器(10)设置在坩埚护板(7)的外侧，石墨盖板(9)设置在坩埚(6)上方，顶部加热器(11)设置在石墨盖板(9)上方，所述热交换平台(12)通过石墨立柱(22)固定在炉体(I)底部，坩埚护板(7)的上端设置有尾气排放孔(13)，还包括进气管(14)，所述进气管(14)依次穿过炉体(I)、保温罩(4)、顶部加热器(11)、石墨盖板(9)后伸入坩埚(6)内，所述炉体(I)底部安装有溢流毯(18)，所述溢流毯(18)的上表面安装有溢流丝(19)，其特征在于:所述坩埚(6)与坩埚护板(7)之间设置有碳毡(21)。
2.如权利要求1所述的多晶硅铸锭装置，其特征在于:所述碳毡(21)的厚度为IOmm?20mmo
3.如权利要求2所述的多晶硅铸锭装置，其特征在于:所述碳毡(21)的厚度为15_。
4.如权利要求3所述的多晶硅铸锭装置，其特征在于:所述尾气排放孔(13)为圆孔。
5.如权利要求4所述的多晶硅铸锭装置，其特征在于:所述坩埚护板(7)包括上护板(71)与下护板(72)，上护板(71)与下护板(72)拼接在一起。
6.如权利要求5所述的多晶硅铸锭装置，其特征在于:所述下护板(72)的上端面设置有凹槽，在上护板(71)的下端面设置有与凹槽相匹配的凸起。
【文档编号】C30B28/06GK203530491SQ201320715344
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】陈五奎, 李军, 马涛, 徐文州, 冯加保, 虎春萍 申请人:乐山新天源太阳能科技有限公司