用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置及測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置及測(cè)量方法，具體的是在鑄錠爐頂上的冷卻氬氣扣處設(shè)置一個(gè)密封性好的測(cè)量裝置，將定制長(zhǎng)度的石英長(zhǎng)晶棒固定在該測(cè)量裝置，在測(cè)量籽晶高度的過(guò)程中，手動(dòng)調(diào)節(jié)石英長(zhǎng)晶棒的高度，通過(guò)石英長(zhǎng)晶棒下降的高度來(lái)計(jì)算籽晶的熔化高度。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法在沒(méi)有配置探測(cè)孔的鑄錠爐上推廣應(yīng)用高效鑄錠技術(shù)測(cè)量籽晶熔化高度的技術(shù)問(wèn)題；通過(guò)定制石英長(zhǎng)晶棒的長(zhǎng)度避免了石英長(zhǎng)晶棒過(guò)高導(dǎo)致的安全隱患、石英原材料的浪費(fèi)。
【專利說(shuō)明】用于通用鑄錠爐好晶溶化高度的測(cè)量裝置及測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏領(lǐng)域鑄錠爐長(zhǎng)晶測(cè)量裝置領(lǐng)域，具體地，涉及用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置及測(cè)量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅是目前最主要的光伏材料，且多晶硅大都采取定向凝固工藝制備，與直拉單晶相比鑄造多晶硅具有操作簡(jiǎn)便、單次投料大、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，但多晶硅在鑄造過(guò)程中存在大量的晶界和缺陷，晶界和缺陷可在硅禁帶中引入深能級(jí)，易形成光生少數(shù)載流子的復(fù)合中心，進(jìn)而降低多晶硅電池片的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，如何減少鑄造多晶硅晶界數(shù)量和缺陷密度是目前提高多晶硅電池光電轉(zhuǎn)換效率的研究焦點(diǎn)。
[0003]目前，業(yè)內(nèi)鑄造高質(zhì)量多晶硅一般采用籽晶引晶的方法，一種是采用單晶硅塊作為籽晶，單晶引晶可以降低晶界數(shù)量和缺陷密度，有效提高硅片品質(zhì)和多晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率；但單晶作為籽晶增加了硅片的生產(chǎn)成本，后續(xù)電池需要采用堿制絨，增大了生產(chǎn)難度；另一種是采用生產(chǎn)過(guò)程中的硅片碎片作為籽晶，與常規(guī)鑄錠相比未增加任何生產(chǎn)成本，便可達(dá)到降本增效的目的。
[0004]無(wú)論是采用單晶還是碎片作為籽晶，都涉及到對(duì)籽晶熔化程度控制的要求，只有保證籽晶部分熔化才能生長(zhǎng)出高品質(zhì)硅錠，測(cè)量籽晶熔化熔化程度成為決定硅錠質(zhì)量的主要因素，測(cè)量籽晶熔化高度時(shí)是用開放的石英長(zhǎng)晶棒進(jìn)行測(cè)量，采用高純、耐高溫、粗細(xì)均勻的石英長(zhǎng)晶棒下探到熔融硅中，測(cè)量爐腔外剩余石英長(zhǎng)晶棒的高度，間接計(jì)算出多晶硅的熔化高度。當(dāng)前業(yè)內(nèi)鑄錠爐廠家比較多，如美國(guó)GT、德國(guó)PVA、國(guó)產(chǎn)浙江晶盛、京運(yùn)通等等，GT、晶勝等鑄錠爐內(nèi)置有石英長(zhǎng)晶棒的探測(cè)孔，而PVA多晶硅鑄錠爐需要定制探測(cè)孔裝置，且不同鑄錠爐爐腔高度不一，現(xiàn)有對(duì)鑄錠爐內(nèi)籽晶熔化高度的測(cè)量是在配置有探測(cè)孔的鑄錠爐上進(jìn)行測(cè)量，將石英長(zhǎng)晶棒插入并固定在相應(yīng)的探測(cè)孔內(nèi)，通過(guò)計(jì)算石英長(zhǎng)晶棒的下降高度來(lái)判斷鑄錠爐內(nèi)籽晶的熔化高度，而在沒(méi)有配置探測(cè)孔的鑄錠爐上則無(wú)法進(jìn)行籽晶熔化高度的測(cè)量，現(xiàn)有的測(cè)量方法無(wú)法在這類鑄錠爐上推廣高效鑄錠技術(shù)，因此，現(xiàn)有的測(cè)量方法不適用于通用鑄錠爐內(nèi)籽晶熔化高度的測(cè)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置及測(cè)量方法，克服現(xiàn)有測(cè)量方法無(wú)法在沒(méi)有配置探測(cè)孔的鑄錠爐上推廣應(yīng)用高效鑄錠技術(shù)測(cè)量籽晶熔化高度的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置，包括探測(cè)孔接口底座、固定裝置，探測(cè)孔接口底座上開設(shè)有固定孔，固定裝置一端的外柱面上設(shè)置為螺紋結(jié)構(gòu)，另一端與探測(cè)孔接口底座連接，探測(cè)孔接口底座與固定裝置內(nèi)部均設(shè)置有通孔，固定裝置還設(shè)置有與密封圈配合的螺母、金屬墊，通過(guò)螺母、金屬墊以及螺紋結(jié)構(gòu)的配合將石英長(zhǎng)晶棒固定在通孔內(nèi)，所述探測(cè)孔接口底座安裝在鑄錠爐頂部開口處。將石英長(zhǎng)晶棒插入通孔內(nèi)，金屬墊下放置密封圈，再將螺母套設(shè)在螺紋結(jié)構(gòu)并慢慢擰緊，使金屬墊壓緊密封圈來(lái)固定石英長(zhǎng)晶棒，實(shí)現(xiàn)石英長(zhǎng)晶棒與測(cè)量裝置的密封，鑄錠爐頂部開口處即為鑄錠爐的冷卻氬氣出口，將測(cè)量裝置用螺絲或探測(cè)孔接口底座的圓形法蘭固定在鑄錠爐頂部開口處，實(shí)現(xiàn)測(cè)量裝置與鑄錠爐之間的密封，如此，在整個(gè)籽晶熔化高度的測(cè)量過(guò)程是在一個(gè)密封完好的環(huán)境中；測(cè)量時(shí)，擰松螺母，調(diào)整石英長(zhǎng)晶棒的高度，手動(dòng)探測(cè)并觸到籽晶時(shí)，測(cè)量并記錄石英長(zhǎng)晶棒的高度，隨之籽晶的熔化，逐漸手動(dòng)調(diào)整石英長(zhǎng)晶棒的高度，直到整個(gè)籽晶熔化過(guò)程結(jié)束，測(cè)量并記錄石英長(zhǎng)晶棒的高度，石英長(zhǎng)晶棒的高度差即為籽晶熔化的高度；之后，確定石英長(zhǎng)晶棒歸置處的位置，確保石英長(zhǎng)晶棒底部在鑄錠期間不會(huì)發(fā)生形變，爐腔內(nèi)的冷卻氬氣對(duì)石英長(zhǎng)晶棒起保護(hù)作用；通過(guò)在鑄錠爐腔頂部的冷卻氬氣出口設(shè)置一個(gè)測(cè)量裝置，使得即使在沒(méi)有設(shè)置探測(cè)孔的鑄錠爐也可以應(yīng)用高效鑄錠技術(shù)來(lái)測(cè)量籽晶熔化高度，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法在沒(méi)有配置探測(cè)孔的鑄錠爐上推廣應(yīng)用高效鑄錠技術(shù)測(cè)量籽晶熔化高度的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]進(jìn)一步地，石英長(zhǎng)晶棒的長(zhǎng)度為根據(jù)特定爐臺(tái)定制高度，所定制的石英長(zhǎng)晶棒的高度為所述鑄錠爐的爐腔高度、探測(cè)孔接口高度、手持高度之和減去籽晶高度、石英坩堝高度、石墨底板高度之和。爐腔高度為實(shí)際應(yīng)用時(shí)鑄錠爐的爐腔的實(shí)際高度，探測(cè)孔接口高度為實(shí)際測(cè)量的測(cè)量裝置的高度，手持高度為露在測(cè)量裝置外部的石英長(zhǎng)晶棒的高度，籽晶高度為籽晶的初始高度，石英坩堝高度、石墨底板高度分別為與實(shí)際使用鑄錠爐配合的石英坩堝高度、石墨底板高度；目前業(yè)內(nèi)測(cè)量籽晶熔化高度的石英長(zhǎng)晶棒標(biāo)準(zhǔn)尺寸為直徑約9mm，長(zhǎng)度約1825mm，而不同品牌鑄錠爐爐腔高度不同，1825mm長(zhǎng)度對(duì)于有些鑄錠爐來(lái)說(shuō)過(guò)長(zhǎng)，石英長(zhǎng)晶棒歸置后爐腔外高度過(guò)高，這對(duì)鑄錠存在一定安全隱患，并給高度測(cè)量帶來(lái)不必要的困難，另外石英長(zhǎng)晶棒過(guò)長(zhǎng)也浪費(fèi)了材料，增加了生產(chǎn)成本，不同鑄錠爐主要區(qū)別在于爐頂?shù)紻S散熱塊高度即爐頂、探測(cè)孔高度和石墨底板高度不同，行業(yè)通用的長(zhǎng)晶棒長(zhǎng)度對(duì)一些鑄錠爐不合適，因此提出針對(duì)不同鑄錠爐定制不同長(zhǎng)度的長(zhǎng)晶棒很有必要，因此，本發(fā)明先根據(jù)實(shí)際籽晶熔化過(guò)程中所用的鑄錠爐、探測(cè)孔接口裝置、石英坩堝、石墨底板的高度以及手持高度來(lái)計(jì)算所需要的石英長(zhǎng)晶棒的高度，另外，石英長(zhǎng)晶棒露出高度不超過(guò)1000mm,便于石英長(zhǎng)晶棒歸置位的測(cè)量，再定制相應(yīng)高度的石英長(zhǎng)晶棒，通過(guò)定制石英長(zhǎng)晶棒的高度避免了石英長(zhǎng)晶棒過(guò)高導(dǎo)致的安全隱患、以及石英原材料的浪費(fèi)。
[0008]進(jìn)一步地,所述手持聞度為150?400mm。石英長(zhǎng)晶棒預(yù)留一定的手持聞度，便于手工調(diào)整石英長(zhǎng)晶棒的高度，合適的手持高度便于操作，使得測(cè)量時(shí)操作更安全、測(cè)量更準(zhǔn)確。
[0009]進(jìn)一步地，探測(cè)孔接口底座底端開設(shè)有與橡皮墊配合使用的凹槽。探測(cè)孔接口底座底端的凹槽與橡皮墊配合使用，增大了石英長(zhǎng)晶棒與測(cè)孔接口底座的通孔接觸處的緩沖力，避免石英長(zhǎng)晶棒在人工調(diào)整過(guò)程中受損。
[0010]進(jìn)一步地，橡皮墊涂抹適量真空脂。使得橡皮墊與凹槽之間固定的更穩(wěn)定，密封性更好，防止漏氣。
[0011]進(jìn)一步地，密封圈涂抹適量真空脂。密封圈涂抹真空脂能進(jìn)一步地加強(qiáng)石英長(zhǎng)晶棒與探測(cè)孔接口裝置的密封性，防止漏氣。
[0012]用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟:
首先，將定制長(zhǎng)度的石英長(zhǎng)晶棒插入通孔內(nèi)，緩慢地將石英長(zhǎng)晶棒向下移動(dòng)，直到石英長(zhǎng)晶棒觸碰到鑄錠爐內(nèi)的籽晶，金屬墊下放置密封圈，再將螺母套設(shè)在螺紋結(jié)構(gòu)并慢慢擰緊，使金屬墊壓緊密封圈來(lái)固定石英長(zhǎng)晶棒，記錄石英長(zhǎng)晶棒的初始高度；
其次，對(duì)鑄錠爐進(jìn)行加熱，使?fàn)t內(nèi)的籽晶受熱熔化，在測(cè)量過(guò)程中，擰松螺母手動(dòng)調(diào)節(jié)石英長(zhǎng)晶棒的高度，使石英長(zhǎng)晶棒在測(cè)量過(guò)程中始終與籽晶接觸，并記錄石英長(zhǎng)晶棒的下降高度；
然后，通過(guò)石英長(zhǎng)晶棒的下降的高度來(lái)計(jì)算籽晶的熔化高度，當(dāng)籽晶熔化的高度符合要求時(shí)，測(cè)量過(guò)程結(jié)束，停止加熱，記錄石英長(zhǎng)晶棒的高度；
最后，將石英長(zhǎng)晶棒提至氬氣保護(hù)層冷卻石英長(zhǎng)晶棒，擰緊螺母將石英長(zhǎng)晶棒固定在氬氣保護(hù)區(qū)。
[0013]綜上，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明通過(guò)在鑄錠爐腔頂部的冷卻氬氣出口設(shè)置一個(gè)測(cè)量裝置，使得即使在沒(méi)有設(shè)置探測(cè)孔的鑄錠爐上也可以應(yīng)用高效鑄錠技術(shù)來(lái)測(cè)量籽晶熔化高度，克服了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法在沒(méi)有配置探測(cè)孔的鑄錠爐上推廣應(yīng)用高效鑄錠技術(shù)測(cè)量籽晶熔化高度的技術(shù)問(wèn)題。
[0014]2、本發(fā)明通過(guò)定制石英長(zhǎng)晶棒的高度避免了石英長(zhǎng)晶棒過(guò)高導(dǎo)致的安全隱患。
[0015]3、本發(fā)明通過(guò)定制石英長(zhǎng)晶棒的高度避免了石英長(zhǎng)晶棒過(guò)高導(dǎo)致的石英原材料的浪費(fèi)。
[0016]4、本發(fā)明通過(guò)對(duì)密封圈涂抹真空脂，提高了石英長(zhǎng)晶棒與探測(cè)孔接口裝置的密封性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是螺母；
圖2是金屬墊；
圖3是測(cè)量裝置示意圖；
圖4是測(cè)量裝置仰視圖；
圖5是金屬塞。
[0018]附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:
I一螺母；2—金屬墊；3—固定裝置；4一探測(cè)孔接口底座；5 —固定孔；6—凹槽；7—通孔；8—金屬塞，31—螺紋結(jié)構(gòu)。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此；本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)之上還可做出許多變形和改進(jìn)，材料的變化，大小尺寸的改變，以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上所做的結(jié)構(gòu)方面相應(yīng)的改動(dòng)都應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]實(shí)施例:
如圖1至5所示，本發(fā)明涉及用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置，包括探測(cè)孔接口底座4、固定裝置3，探測(cè)孔接口底座4上開設(shè)有固定孔5，固定裝置3 —端的外柱面上設(shè)置為螺紋結(jié)構(gòu)31，另一端與探測(cè)孔接口底座4連接，探測(cè)孔接口底座4與固定裝置3內(nèi)部均設(shè)置有通孔7，固定裝置3還設(shè)置有與密封圈配合的螺母1、金屬墊2，通過(guò)螺母1、金屬墊2以及螺紋結(jié)構(gòu)31的配合將石英長(zhǎng)晶棒固定在通孔7內(nèi)，密封圈涂抹適量真空脂，探測(cè)孔接口底座4安裝在鑄錠爐頂部開口處，石英長(zhǎng)晶棒為根據(jù)特定爐臺(tái)定制高度的石英棒，所定制的石英長(zhǎng)晶棒的高度為鑄錠爐的爐腔高度、探測(cè)孔接口高度、手持高度之和減去籽晶高度、石英坩堝高度、石墨底板高度之和，手持高度為150-400_，探測(cè)孔接口底座4底端開設(shè)有與橡皮墊配合使用的凹槽6，橡皮墊涂抹適量真空脂，在鑄錠工藝下長(zhǎng)期不用探測(cè)熔化的時(shí)候，可以將石英長(zhǎng)晶棒更換成金屬塞8用于密封。
[0021]如圖1至3所示，本發(fā)明還涉及用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟:
首先，將定制長(zhǎng)度的石英長(zhǎng)晶棒插入通孔7內(nèi)，緩慢地將石英長(zhǎng)晶棒向下移動(dòng)，直到石英長(zhǎng)晶棒觸碰到鑄錠爐內(nèi)的籽晶，金屬墊2下放置密封圈，再將螺母I套設(shè)在螺紋結(jié)構(gòu)31并慢慢擰緊，使金屬墊2壓緊密封圈來(lái)固定石英長(zhǎng)晶棒，記錄石英長(zhǎng)晶棒的初始高度；
其次，對(duì)鑄錠爐進(jìn)行加熱，使?fàn)t內(nèi)的籽晶受熱熔化，在測(cè)量過(guò)程中，擰松螺母I手動(dòng)調(diào)節(jié)石英長(zhǎng)晶棒的高度，使石英長(zhǎng)晶棒在測(cè)量過(guò)程中始終與籽晶接觸，并記錄石英長(zhǎng)晶棒的下降高度；
然后，通過(guò)石英長(zhǎng)晶棒的下降的高度來(lái)計(jì)算籽晶的熔化高度，當(dāng)籽晶熔化的高度符合要求時(shí)，測(cè)量過(guò)程結(jié)束，停止加熱，記錄石英長(zhǎng)晶棒的高度；
最后，將石英長(zhǎng)晶棒提至氬氣保護(hù)層冷卻石英長(zhǎng)晶棒，擰緊螺母I將石英長(zhǎng)晶棒固定在氬氣保護(hù)區(qū)。
[0022]本發(fā)明將籽晶熔化高度的測(cè)量方法推廣至不能直接測(cè)量的PVA鑄錠爐或沒(méi)有裝置探測(cè)孔的鑄錠爐上，本發(fā)明為此類鑄錠爐設(shè)置了通用的測(cè)量裝置。
[0023]如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置，包括探測(cè)孔接口底座(4)、固定裝置(3)，探測(cè)孔接口底座(4)上開設(shè)有固定孔(5)，固定裝置(3)—端的外柱面上設(shè)置為螺紋結(jié)構(gòu)(31)，另一端與探測(cè)孔接口底座(4)連接，探測(cè)孔接口底座(4)與固定裝置(3)內(nèi)部均設(shè)置有通孔(7)，其特征在于，所述固定裝置(3)還設(shè)置有與密封圈配合的螺母(I)、金屬墊(2)，通過(guò)螺母(I)、金屬墊(2)以及螺紋結(jié)構(gòu)(31)的配合將石英長(zhǎng)晶棒固定在通孔(7)內(nèi)，所述探測(cè)孔接口底座(4)安裝在鑄錠爐頂部開口處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置，其特征在于，所述石英長(zhǎng)晶棒的長(zhǎng)度為根據(jù)特定爐臺(tái)定制高度，所定制的石英長(zhǎng)晶棒的高度為所述鑄錠爐的爐腔高度、探測(cè)孔接口高度、手持高度之和減去籽晶高度、石英坩堝高度、石墨底板高度之和。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置，其特征在于，所述手持高度為150?400_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置，其特征在于，探測(cè)孔接口底座(4)底端開設(shè)有與橡皮墊配合使用的凹槽(6 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置，其特征在于，所述橡皮墊涂抹適量真空脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置，其特征在于，所述密封圈涂抹適量真空脂。
7.用于通用鑄錠爐籽晶熔化高度的測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: 首先，將定制長(zhǎng)度的石英長(zhǎng)晶棒插入通孔(7)內(nèi)，緩慢地將石英長(zhǎng)晶棒向下移動(dòng)，直到石英長(zhǎng)晶棒觸碰到鑄錠爐內(nèi)的籽晶，金屬墊(2)下放置密封圈，再將螺母(I)套設(shè)在螺紋結(jié)構(gòu)(31)并慢慢擰緊，使金屬墊(2)壓緊密封圈來(lái)固定石英長(zhǎng)晶棒，記錄石英長(zhǎng)晶棒的初始高度； 其次，對(duì)鑄錠爐進(jìn)行加熱，使?fàn)t內(nèi)的籽晶受熱熔化，在測(cè)量過(guò)程中，擰松螺母(I)手動(dòng)調(diào)節(jié)石英長(zhǎng)晶棒的高度，使石英長(zhǎng)晶棒在測(cè)量過(guò)程中始終與籽晶接觸，并記錄石英長(zhǎng)晶棒的下降高度； 然后，通過(guò)石英長(zhǎng)晶棒的下降的高度來(lái)計(jì)算籽晶的熔化高度，當(dāng)籽晶熔化的高度符合要求時(shí)，測(cè)量過(guò)程結(jié)束，停止加熱，記錄石英長(zhǎng)晶棒的高度； 最后，將石英長(zhǎng)晶棒提至氬氣保護(hù)層冷卻石英長(zhǎng)晶棒，擰緊螺母(I)將石英長(zhǎng)晶棒固定在氬氣保護(hù)區(qū)。
【文檔編號(hào)】C30B35/00GK104233473SQ201410517436
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】李書森, 馮媛, 蘭洵, 劉興翀, 林洪峰 申請(qǐng)人:天威新能源控股有限公司