一種進氣排雜裝置及其鑄錠爐的製作方法
2023-12-05 11:43:06 2
一種進氣排雜裝置及其鑄錠爐的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種進氣排雜裝置及其鑄錠爐，進氣排雜裝置包括上蓋板、穿過上蓋板的導氣管及帶動導氣管升降的升降裝置，導氣管連接有位於上蓋板下方的出氣筒，出氣筒側壁上開設有出氣孔。鑄錠加熱後，出氣筒隨著坩堝內的矽液的高度升降而升降，通入導氣管內的惰性氣體從出氣筒上的出氣孔進入矽液表面區域，從而帶走矽液表面的雜質氣體。出氣孔開設在出氣筒的側壁上保證了橫排方向的氣流方式，從而消除了氣流對矽液表面的衝擊，在鑄錠長晶過程中，保證了矽液表面的排雜氣流的方向，從而提高了鑄錠的排雜效果。
【專利說明】一種進氣排雜裝置及其鑄錠爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能電池領域，特別是涉及一種進氣排雜裝置及其鑄錠爐。
【背景技術】
[0002]在當今時代，越來越多的國家和政府關注能源環保問題。並提倡、鼓勵企業和個人，利用清潔環保的新能源來代替傳統的化石能源。晶體矽發電技術作為較成熟、應用較廣的一種，佔有太陽能發電的市場份額80%以上的。
[0003]在矽晶體發電領域，多晶電池由於其技術的突飛猛進，特別是高效多晶的效率逐漸逼近單晶電池效率，逐步成為晶矽電池的主流產品。因此多晶鑄錠所生產的多晶電池越來越多的受主流企業和廠商所推崇。
[0004]多晶鑄錠主要是通過定向凝固技術，將裝滿矽料的石英陶瓷坩堝放置在帶有加熱器的熱場中，通電加熱熔化，然後從坩堝底部開始降溫冷卻，矽液逐漸從底部向上結晶，形成自下而上的柱狀晶體結構。
[0005]由於鑄錠爐內的石墨材料會與二氧化矽製成的石英坩堝在高溫下發生反應產生含碳氣體，如0)、0)2等，而所產生的含碳氣體會使多晶矽中的碳含量過高。多晶矽中碳含量過高容易導致矽溶液在定向凝固長晶過程中形成碳沉澱物、碳化矽夾雜物、位錯等雜質或缺陷，這不僅會在多晶矽錠切割工藝中增加斷線事故及產生線痕不良，而且還會導致製作成的電池片漏電率高、轉換效率低。故常用的方法是在鑄錠爐頂部通入惰性氣體來排出所產生的含碳氣體。請參考圖1，該鑄錠爐包括坩堝11與護板12，護板12頂部設置蓋板13，護板12與蓋板13之間具有出氣口 14,蓋板13上設置一根石墨長管15。該石墨長管15穿過蓋板13與坩堝11內部空間導通。惰性氣體從石墨長管15進入鑄錠爐，並達到坩堝11上方。進入鑄錠爐的氣體並不能馬上通過出氣口 14排出熱場，而是會在坩堝11、護板12、蓋板13組成的結構中循環，並流經矽液的表面，使碳元素被吸附及溶入矽液中，從而造成生長出的矽錠中的碳含量高。另外，進入鑄錠爐的氣體還會造成氣體對矽液表面集中衝擊，使得一個小區域過冷，對晶體質量造成不良影響。
實用新型內容
[0006]基於此，有必要提供一種進氣排雜裝置及其鑄錠爐，該進氣排雜裝置及帶有進氣排雜裝置的多晶矽鑄錠爐能夠有效降低生長的矽錠的碳含量，並減弱氣體對矽液表面的衝擊，從而使生長的矽錠的有較高的質量。
[0007]—種進氣排雜裝置，所述進氣排雜裝置包括上蓋板、穿過所述上蓋板的導氣管及帶動所述導氣管升降的升降裝置，所述導氣管連接有位於所述上蓋板下方的出氣筒，所述出氣筒側壁上開設有多個出氣孔。
[0008]在其中一個實施例中，所述出氣孔的大小從上到下依次增大，所述出氣孔為圓孔。
[0009]在其中一個實施例中，所述出氣筒的側壁與所述上蓋板垂直。
[0010]在其中一個實施例中，所述出氣筒呈圓柱狀或者圓錐狀。[0011]在其中一個實施例中，所述導氣管呈圓柱狀。
[0012]在其中一個實施例中，所述導氣管的升降範圍是10毫米至300毫米。
[0013]一種鑄錠爐，包括坩堝，還包括進氣排雜裝置，所述進氣排雜裝置位於所述坩堝上方，所述進氣排雜裝置包括上蓋板、穿過所述上蓋板的導氣管及帶動所述導氣管升降的升降裝置，所述導氣管連接有位於所述上蓋板下方的出氣筒，所述出氣筒側壁上開設有多個出氣孔。
[0014]在其中一個實施例中，所述上蓋板邊寬大於所述坩堝的外徑。
[0015]在其中一個實施例中，所述出氣筒的外徑小於所述坩堝的內徑。
[0016]在其中一個實施例中，所述上蓋板與所述坩堝之間具有出氣口。
[0017]上述進氣排雜裝置及其鑄錠爐，出氣筒連接在導氣管上，且可隨導氣管升降。鑄錠加熱後，出氣筒隨著坩堝內的矽液的高度升降而升降，通入導氣管內的惰性氣體從出氣筒上的出氣孔進入矽液表面區域，從而帶走矽液表面的雜質氣體。出氣孔開設在出氣筒的側壁上保證了橫排方向的氣流方式，從而消除了氣流對矽液表面的衝擊，在鑄錠長晶過程中，保證了矽液表面的氣流排雜方向，從而提高了鑄錠的排雜效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為常用的進氣排雜裝置與鑄錠爐配合使用示意圖；
[0019]圖2為本實用新型的進氣排雜裝置與鑄錠爐示意圖；
[0020]圖3為本實用新型的進氣排雜裝置的出氣筒處的放大圖；
[0021]圖4為鑄錠爐內矽料熔化成矽液時的示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
[0023]請參照圖2、圖3和圖4，本實用新型的一個實施方式提供一種用於多晶矽鑄錠爐的進氣排雜裝置。該鑄錠爐內設有坩堝21，該進氣排雜裝置設於該坩堝21的上方。該進氣排雜裝置包括上蓋板22、穿過該上蓋板22的導氣管23及帶動該導氣管23升降的升降裝置，且導氣管23連接有位於該上蓋板22下方的出氣筒24，出氣筒24上與上蓋板22相垂直的面為出氣筒24的側壁，該出氣筒24的側壁上開設有多個出氣孔25。出氣筒24與導氣管23相連，在升降裝置的作用下，跟隨坩堝21內矽液26的高度實現同步升降。惰性氣體從導氣管23進入出氣筒24，惰性氣體再從出氣孔25進入矽液表面區域，帶走矽液26表面上的雜質氣體。由於出氣孔25均開設在出氣筒24的側壁上，所以保證了橫排方向的氣流方式，基本消除了氣流對矽液26表面的衝擊，在鑄錠長晶過程中，保證平整的界面，從而提高矽錠的排雜效果，提高矽錠的質量。
[0024]出氣筒24與導氣管23相連，上蓋板22穿過導氣管23且位於出氣筒24的上方，且固定於鑄錠爐內的隔熱籠的頂部。該上蓋板22的邊寬大於坩堝21的外徑，可以防止在鑄錠過程中有顆粒狀的雜質掉入矽液26中。上蓋板22與坩堝21不接觸，使得上蓋板22與坩堝21之間形成出氣口 27。當惰性氣體從出氣孔25排除帶走矽液26表面的雜質氣體後，惰性氣體再從該出氣口 27排出到坩堝21外。在本實施方式中，上蓋板22和出氣筒24均採用石墨材質製成，在其他實施方式中，還可以使用CC複合材料、氮化矽等材質製成，此處不做具體限定。
[0025]出氣孔25在出氣筒24的側壁上從上到下依次開設，且從上到下該出氣孔25依次增大。在鑄錠過程中，矽液26的高度會產生相應變化，而出氣筒24則在升降裝置的作用下跟蹤矽液26的液面做升降運動，且靠近矽液26的出氣孔25比較大，保證了橫向氣流量大，儘可能使惰性氣體吹到矽液26四周來帶走雜質氣體，且自上而下的出氣孔25出來的氣流，防止了渦流的產生。出氣筒24呈圓錐狀，在圓錐狀的出氣筒24側壁上開設出氣孔25更加有利於雜質氣體隨惰性氣體排除到出氣筒24的周圍。在其他實施方式中，出氣筒24還可以是圓柱狀，只要可以滿足其相應的功能即可，此處不做具體限定。出氣筒24的最長邊寬小於坩堝21的內徑，這樣可以確保出氣筒24隨導氣管23在升降裝置的帶動下做升降運動時，出氣筒24不會碰到坩堝21內壁。出氣筒24跟蹤矽液26液面做升降運動時，在10至300毫米高度內進行調整。
[0026]本實用新型還提供一種鑄錠爐，該多晶矽鑄錠爐包括坩堝和置於坩堝21上方的進氣排雜裝置。該進氣排雜裝置可包括前述圖2、圖3和圖4中所述實施方式中所有技術方案，其詳細結構可參照前述實施方式，在此不做贅述。由於採用了前述進氣排雜裝置的方案，本實用新型提供的帶有進氣排雜裝置的多晶矽鑄錠爐可以有效排除矽液26表面處的雜質氣體，同時還消除了氣流對矽液26表面的衝擊，保證了矽液26表面的排雜方向，從而提高了鑄錠的排雜效果。
[0027]在多晶鑄錠過程中，鑄錠加熱後，坩堝21內的矽料開始熔化，隨著矽料熔化，高度逐漸下降，升降裝置帶動出氣筒24也隨之下降直至熔化結束，出氣筒24下降到矽液26表面附近。長晶開始後，隨著矽錠高度的升高，升降裝置帶動出氣筒24隨之提升，來保證出氣筒24側壁最下方出氣孔25吹出的惰性氣體在矽液26的表面，並能及時帶走矽液26表面的雜質氣體，從而保證鑄錠過程中最少的雜質氣體融入矽液26內部。
[0028]上述進氣排雜裝置及其鑄錠爐，出氣筒24連接在導氣管23上，且可隨導氣管23升降。加熱後，出氣筒24隨著坩堝21內的矽液26的高度升降而升降，通入導氣管23內的惰性氣體從出氣筒24上的出氣孔25排出從而帶走矽液26表面處的雜質氣體。出氣孔25開設在出氣筒24的側壁上保證了橫排方向的氣流方式，從而消除了氣流對矽液26表面的衝擊，在鑄錠長晶過程中，保證了矽液26表面的排雜方向，從而提高鑄錠的排雜效果。
[0029]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種進氣排雜裝置，其特徵在於，包括上蓋板、穿過所述上蓋板的導氣管及帶動所述導氣管升降的升降裝置，所述導氣管連接有位於所述上蓋板下方的出氣筒，所述出氣筒側壁上開設有多個出氣孔。
2.根據權利要求1所述的進氣排雜裝置，其特徵在於，所述出氣孔的大小從上到下依次增大，所述出氣孔為圓孔。
3.根據權利要求1所述的進氣排雜裝置，其特徵在於，所述出氣筒的側壁與所述上蓋板垂直。
4.根據權利要求1所述的進氣排雜裝置，其特徵在於，所述出氣筒呈圓柱狀或者圓錐狀。
5.根據權利要求1所述的進氣排雜裝置，其特徵在於，所述導氣管呈圓柱狀。
6.根據權利要求1所述的進氣排雜裝置，其特徵在於，所述導氣管的升降範圍是10毫米至300毫米。
7.一種鑄錠爐，包括坩堝，其特徵在於，還包括進氣排雜裝置，所述進氣排雜裝置位於所述坩堝上方，所述進氣排雜裝置包括上蓋板、穿過所述上蓋板的導氣管及帶動所述導氣管升降的升降裝置，所述導氣管連接有位於所述上蓋板下方的出氣筒，所述出氣筒側壁上開設有多個出氣孔。
8.根據權利要求7所述的鑄錠爐，其特徵在於，所述上蓋板邊寬大於所述坩堝的外徑。
9.根據權利要求7所述的鑄錠爐，其特徵在於，所述出氣筒的外徑小於所述坩堝的內徑。
10.根據權利要求7所述的鑄錠爐，其特徵在於，所述上蓋板與所述坩堝之間具有出氣□。
【文檔編號】C30B29/06GK203715787SQ201420063696
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月12日 優先權日:2014年2月12日
【發明者】郭曉琛, 張帥, 遊達, 鄭循強, 胡亞蘭, 朱常任, 程愛菊 申請人:江蘇協鑫矽材料科技發展有限公司