一種新型準單晶鑄錠爐的製作方法

2023-06-04 20:59:01 1

專利名稱：一種新型準單晶鑄錠爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及晶矽製造技術領域，尤其是涉及ー種用於鑄準單晶的鑄錠爐。
背景技術：
隨著新能源技術應用的日益廣泛，對太陽能電池的要求越來越高，高效、高品質、低成本的生產方式也越來越受到重視。太陽能電池矽片主要包括有直拉單晶矽、薄膜非晶矽、鋳造多晶矽、帯狀多晶矽、薄膜多晶矽，這些晶矽各有優缺點，目前應用最廣泛的晶矽是直拉單晶矽與鑄造多晶矽，約佔太陽能光電材料的90 %左右，相較而言，單晶矽的轉化率要高於多晶矽，商業使用的單晶矽電池片轉換率在18% 19%左右，現行製備單晶矽的方法主要是直拉單晶，這種方法提煉出來的單晶矽是圓形，直徑在150 220mm左右，單鑄產量偏低，而且由於電池片所需形狀為方形，故還需將圓形的直拉單晶切割為方形，導致實際利用的單晶矽更少。多晶矽的單錠產量已經達到660Kg，可切率在68% 70%上下，另外由於其鑄錠形狀為長方形，故利用率大為提高，但多晶矽的轉化率只有16% 17%。採用定向凝固法來鑄單晶在產量和利用率上有較大優勢，鑄單晶的關鍵在於引晶和熱場控制，引晶是指在石英坩堝底部鋪設塊狀籽晶，矽熔液部分熔化籽晶，並受籽晶的誘導而定向長晶的過程。現有的鑄錠爐其熱場一般都是ー個固定的熱腔，想要兼顧各階段的熱場梯度、耗能情況，固液面控制非常困難，特別對晶體生長的後期動カ提供不足，有必要予以改進
實用新型內容
本實用新型的目的在於針對現有技術存在的不足之處而提供ー種新型準單晶鑄錠爐，它可以控制長晶各階段的溫度梯度，始終保持固液界面接近水平或呈現微凸的狀態。為實現上述目的，本實用新型的新型準單晶鑄錠爐包括有爐體、隔熱籠、熱交換臺、石墨i甘禍、以及石墨加熱片，其中，熱交換臺位於隔熱籠內，石墨i甘禍放置在熱交換臺上，石墨加熱片夾在隔熱籠內壁上的保溫材料和石墨坩堝之間，隔熱籠內部設有保溫隔條，保溫隔條通過吊杆與隔熱籠外部的可移動框架相連。作為上述技術方案的優選，所述的框架與固定在爐體頂蓋上由伺服控制器控制傳動的第一升降裝置相連。作為上述技術方案的優選，所述的隔熱籠底部開ロ處還設有可移動而實現隔熱籠開閉的隔熱底板。作為上述技術方案的優選，所述的隔熱底板由固定在爐體底部的第二升降裝置帶動。本實用新型的有益效果在於它通過可移動框架提升隔熱籠內部的保溫隔條而控制長晶各階段的溫度梯度，可始終保持固液界面接近水平或呈現微凸狀態，保證單晶的順利生長。


以下結合附圖對本實用新型做進ー步的說明圖I為本實用新型的整體結構示意圖。
具體實施方式
見圖I所示本實用新型的ー種新型準單晶鑄錠爐主要包括有爐體10、隔熱籠20、熱交換臺30、石墨；t甘禍40、以及石墨加熱片50,其中，熱交換臺30位於隔熱籠20內，石墨;t甘堝40放置在熱交換臺30上，石墨加熱片50夾在隔熱籠20內壁上的保溫材料和石墨坩堝40之間；隔熱籠20內部設有ー圈保溫隔條60，保溫隔條60通過由耐高溫的金屬或非金屬材料製成的四根吊杆61與隔熱籠20外部的可移動不鏽鋼框架70相連，框架70與固定在爐·體10頂蓋上由伺服控制器(也可以是氣缸)控制傳動的第一升降裝置(圖中未示出)相連，從而實現保溫隔條60的升降。另外，隔熱籠20底部開ロ處設有可移動的隔熱底板80，隔熱底板80由固定在爐體10底部的第二升降裝置90帶動，從而實現隔熱籠20的開閉。下面結合單晶矽鑄錠過程來說明本實用新型的工作原理單晶矽的整個鑄錠過程包括五個階段加熱、熔化、長晶、退火、冷卻，在加熱和熔化前期，保溫隔條60處於最低位，以充分保證熱量從坩堝護板和熱交換臺30進入矽料。當爐體10內溫度上升至1400°C以上時，保溫隔條60提升，位置到達石墨坩堝40底板上沿，一直維持到熔化結束，提升保溫隔條60很大程度上隔絕了通過熱交換臺30流入矽料中的熱量，保護放置在石墨坩堝40底部的籽晶。進入長晶階段後，按設定的エ藝參數，通過降低隔熱底板80，達到長晶效果，而提升保溫隔條60則カ求達到ー個微凸的等溫曲線，雙隔腔的設計也保證了晶體後續長晶的動力。當進入退火階段後，保溫隔條60降至最低點，隔熱底板80回歸原位使隔熱籠20閉合，保證長晶完成後整個矽錠處於ー個均勻的熱場環境下，減少內應カ的產生。本實用新型與其它鑄錠爐相比，具有如下兩點優勢(I)其它鑄錠爐的熱場固定，無法兼顧長晶各階段固液面的狀態，而本實用新型的保溫隔條可以隨長晶趨勢的變化而升降，提供ー個合理的溫度梯度曲線，優化晶體生長。(2)其它鑄錠爐由於熱場固定，在退火階段，整個矽錠無法處在一個穩定、均勻的溫度分布環境，或者需要更長時間來達到去內應カ的效果，而本實用新型的保溫隔條可使矽錠上下溫度更均勻，大大縮短退火時間，從而有效降低能耗。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不因此而限定本實用新型的保護範圍，凡是依本實用新型所作的均等變化與修飾皆屬於本實用新型涵蓋的專利範圍內。
權利要求1.ー種新型準單晶鑄錠爐，包括有爐體(10)、隔熱籠(20)、熱交換臺(30)、石墨坩堝(40)、以及石墨加熱片(50)，其中，熱交換臺(30)位於隔熱籠(20)內，石墨坩堝(40)放置在熱交換臺(30)上，石墨加熱片(50)夾在隔熱籠(20)內壁上的保溫材料和石墨坩堝(40)之間，其特徵在於隔熱籠(20)內部設有保溫隔條(60)，保溫隔條￠0)通過吊杆￠1)與隔熱籠(20)外部的可移動框架(70)相連。
2.根據權利要求I所述的新型準單晶鑄錠爐，其特徵在幹所述的框架(70)與固定在爐體(10)頂蓋上由伺服控制器控制傳動的第一升降裝置相連。
3.根據權利要求I或2所述的新型準單晶鑄錠爐，其特徵在於所述的隔熱籠(20)底部設有可移動而實現隔熱籠(20)開閉的隔熱底板(80)。
4.根據權利要求3所述的新型準單晶鑄錠爐，其特徵在幹所述的隔熱底板(80)由固定在爐體(10)底部的第二升降裝置(90)帶動。
專利摘要本實用新型公開了一種新型準單晶鑄錠爐，它包括有爐體、隔熱籠、熱交換臺、石墨坩堝、以及石墨加熱片，其中，熱交換臺位於隔熱籠內，石墨坩堝放置在熱交換臺上，石墨加熱片夾在隔熱籠內壁上的保溫材料和石墨坩堝之間，隔熱籠內部設有保溫隔條，保溫隔條通過吊杆與隔熱籠外部的可移動框架相連。本實用新型通過可移動框架提升隔熱籠內部的保溫隔條而控制長晶各階段的溫度梯度，可始終保持固液界面接近水平或呈現微凸狀態，保證單晶的順利生長。
文檔編號C30B11/00GK202626346SQ201220158980
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者金越順, 衛國軍, 朱衛鋒, 袁華中, 張瑜 申請人:浙江精功科技股份有限公司