一種多晶矽鑄錠爐用帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板的製作方法

2023-05-22 06:37:31

一種多晶矽鑄錠爐用帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種多晶矽鑄錠爐用帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板，包括碳纖維保溫板、碳碳頂板和薄壁石墨件，在碳纖維保溫頂板的內側設有碳碳頂板，在碳纖維保溫頂板和碳碳頂板的相對應位置開設數個排氣孔，在排氣孔中設有薄壁石墨件。所述排氣孔直徑為10-30mm。所述排氣孔均布在碳纖維保溫頂板四周，或設置在四個角部。所述排氣孔數量為4-12個。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：（1）結構簡單可靠，排氣順暢，能夠有效降低矽錠的碳含量從而提高矽錠的品質；(2)能夠降低雜質氣體對碳纖維保溫頂板的腐蝕，延長碳纖維保溫頂板壽命；(3)不改變多晶矽鑄錠爐原有構造，不會影響多晶矽鑄錠爐正常工作，能耗小、成本低、操作性強，適合規模化生產。
【專利說明】一種多晶矽鑄錠爐用帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及多晶矽鑄錠爐保溫裝置，尤其涉及一種多晶矽鑄錠爐用帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板。
【背景技術】
[0002]太陽能光伏發電是可持續清潔能源之一，近幾年來在各國都得到了快速發展，目前，在此行業中應用最為廣泛的是矽晶體太陽能電池，主要分為單晶矽片和多晶矽片兩類，其中多晶矽片以高產能、低能耗、低成本佔據太陽能電池的重要地位。
[0003]定向凝固法生產的多晶矽相對直拉單晶矽來說，多晶矽錠雜質含量比較高，從而嚴重影響了多晶矽的品質。例如，碳含量過高會容易形成碳化矽沉澱、碳化矽夾雜、位錯等缺陷，尤其碳化矽雜質在多晶矽錠切割工藝中會引起斷線或線痕等，而且高缺陷會導致電池片漏電率高、轉化率低。目前對多晶矽鑄錠中碳含量的要求越來越高，因此對如何降低碳含量的研究是多晶矽鑄錠廠家面臨的重要課題。
[0004]多晶鑄錠中碳元素的主要來源分為矽料自身帶入的碳元素和熱場內部部件揮發、反應的碳元素兩大類。熱場部件加熱器、坩堝護板、DS塊、碳碳蓋板、碳碳頂板、碳纖維保溫材料等在高溫時都有含碳揮發物，高溫下石英坩堝與石墨護板反應也會產生含碳氣體，含碳氣體及含碳揮發物若不及時排出到隔熱籠外而進入矽液會汙染矽錠；同時鑄錠過程中產生的大量矽蒸汽及雜質氣體若不能及時排出，會與碳纖維保溫板反應並腐蝕碳纖維保溫板，直接影響碳纖維保溫板的使用壽命，因而能夠及時暢通地排出雜質氣體就顯得非常重要。
[0005]目前行業內生產過程中普遍採用坩堝中央進氣坩堝護板四周排氣的形式，鑄錠爐內產生的雜質氣體通過頂板與側板縫隙排出隔熱籠外,再通過真空泵將雜質氣體抽走。但這種非直排方式排氣效果不理想，另外一些廠家為了降低能耗改造熱場將縫隙減小，改造後雜質氣體的排氣通道非常容易堵塞，雜質氣體在隔熱籠內停留時間過長，增加了雜質氣體與碳纖維保溫材料的反應機會，從而雜質氣體對碳纖維保溫材料造成嚴重腐蝕。
[0006]申請號為201110135310.0 (申請日為2011年5月24日)的中國專利公開了一種多晶矽鑄錠爐熱場及多晶矽鑄錠爐，該多晶矽鑄錠爐熱場的保溫隔熱頂板和遮擋蓋板上設置有進氣孔和出氣孔，且遮擋蓋板的出氣孔與保溫隔熱頂板的出氣孔之間通過封閉的排氣通道相連接，排氣通道由石墨管或者碳化矽管或者氧化鋁管制成。這種結構存在以下不足:(I)遮擋蓋板與保溫頂板之間在生產過程中存在相對運動，不能確保排氣管在運動中的對正性；(2)遮擋蓋板與保溫頂板之間由排氣管連接後，坩堝的熱量直接傳導到保溫頂板，容易導致保溫頂板受高溫變形，降低使用壽命；(3)坩堝進出爐受影響。

【發明內容】

[0007]本實用新型提供了一種用於定向凝固法生產多晶矽，帶有排氣裝置的多晶矽鑄錠爐用碳纖維保溫頂板，結構簡單可靠，排氣順暢，不影響多晶矽鑄錠爐正常工作，能夠有效解決多晶矽鑄錠爐的雜質氣體排放問題，提高矽錠的品質和碳纖維保溫材料的使用壽命。
[0008]為了達到上述目的，本實用新型採用以下技術方案實現:
[0009]一種多晶矽鑄錠爐用帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板，包括碳纖維保溫板、碳碳頂板和薄壁石墨件，在碳纖維保溫板的內側設有碳碳頂板，在碳纖維保溫板和碳碳頂板的相對應位置開設數個排氣孔，在排氣孔中設有薄壁石墨件。
[0010]所述排氣孔直徑為10-30mm。
[0011]所述排氣孔均布在碳纖維保溫頂板四周，或設置在四個角部。
[0012]所述排氣孔數量為4-12個。
[0013]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0014]I)結構簡單可靠，排氣順暢，能夠有效降低矽錠的碳含量從而提高矽錠的品質；
[0015]2)能夠降低雜質氣體對碳纖維保溫頂板的腐蝕，延長碳纖維保溫頂板壽命；
[0016]3)不改變多晶矽鑄錠爐原有構造，不會影響多晶矽鑄錠爐正常工作，能耗小、成本低、操作性強，適合規模化生產。
【專利附圖】

【附圖說明】 [0017]圖1是本實用新型的主視圖。
[0018]圖2是本實用新型的剖視圖。
[0019]圖3是圖2的局部放大視圖。
[0020]圖4是基於本實用新型的多晶娃鑄澱爐熱場結構不意圖。
[0021]圖中:1.碳纖維保溫板2.石墨電極安裝孔3.碳纖維保溫板與碳碳頂板組裝孔
4.石墨電極吊裝孔5.充氣孔6.排氣孔7.薄壁石墨件8.隔熱籠9.保溫底板10.石英坩堝11.坩堝護板12.熱交換塊(DS塊)13.碳碳頂板
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明:
[0023]【實施例1】如圖1-圖3所示，是一種多晶矽鑄錠爐用帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板的結構示意圖，所述碳纖維保溫頂板包括碳纖維保溫板、碳碳頂板和薄壁石墨件，在碳纖維保溫板I的內側通過螺栓固定有碳碳頂板13，在碳纖維保溫板I和碳碳頂板13的相對應位置開設排氣孔6，本實施例是在四個角部開設通孔，每個角開設2個直徑為20_的排氣孔6，在每個排氣孔6中安裝一個薄壁石墨件7。
[0024]由於長時間排氣，大量雜質會聚集而堵塞排氣孔6造成排氣不暢，故需要定期清理，為了防止清理雜質對碳纖維保溫板I造成損傷，故在每個排氣孔6內安裝一個薄壁石墨件7，實際效果良好，明顯解決了雜質氣體的排放問題，而且降低了矽錠中碳含量，提高了碳纖維保溫材料的壽命。排氣孔6的大小及個數可根據碳纖維保溫板的實際尺寸不同而定，排氣孔6直徑通常為10-30_，個數4-12個，可均布在碳纖維保溫板四周，也可以在四個角部。
[0025]見圖4，是基於本實用新型的多晶矽鑄錠爐熱場結構示意圖，包括隔熱籠8，置於隔熱籠8上部的碳纖維保溫頂板I和置於隔熱籠8下部的保溫底板9、置於隔熱籠8內部的石英坩堝10、坩堝護板11、和熱交換塊(DS塊)12。工作時，外部的保護氣由碳纖維保溫頂板中部的充氣孔5中注入熱場內部，在氣壓的作用下直接流向石英坩堝10內的矽液表面起到保護作用，產生的雜質氣體向熱場四周擴散，並通過設在碳纖維保溫頂板四周或角部的排氣孔排到熱場外部，避免對熱場中的部件造成腐蝕。帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板結構簡單可靠，排氣順暢，能夠有效降低矽錠的碳含量從而提高矽錠的品質；並且能夠降低雜質氣體對碳纖維保溫頂板的腐蝕，延長碳纖維保溫頂板壽命。同時因為保留了多晶矽鑄錠爐的原有構造，不會影響多晶矽鑄錠爐正常工作。
[0026]本實施例中應用的碳纖維保溫頂板，在生產實際中較好地解決了多晶矽過程中雜質氣體雜質排氣受阻問題，減少了雜質氣體與保溫材料反應機會，從而降低了矽錠中碳含量和提高了碳纖維保溫材料的壽命。
[0027]本說明書中所述的具體實例只是說明本實用新型的技術方案而非對本實用新型的限制。基於本實用新型思想的其它實施例，均在本實用新型的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種多晶矽鑄錠爐用帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板，包括碳纖維保溫板、碳碳頂板和薄壁石墨件，其特徵在於，在碳纖維保溫頂板的內側設有碳碳頂板，在碳纖維保溫板和碳碳頂板的相對應位置開設數個排氣孔，在排氣孔中設有薄壁石墨件。
2.根據權利要求1所述的一種多晶矽鑄錠爐用帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板，其特徵在於，所述排氣孔直徑為10_30mm。
3.根據權利要求1或2所述的一種多晶矽鑄錠爐用帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板，其特徵在於，所述排氣孔均布在碳纖維保溫頂板四周，或設置在四個角部。
4.根據權利要求1或2所述的一種多晶矽鑄錠爐用帶排氣裝置的碳纖維保溫頂板，其特徵在於，所述排氣孔數量為4-12個。
【文檔編號】C30B28/06GK203683725SQ201420065645
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年2月12日 優先權日:2014年2月12日
【發明者】陳惠龍, 代魯寧, 鄭淑雲, 張作楨 申請人:鞍山塞諾達碳纖維有限公司