一種大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，包括由上保溫板、下保溫板和側(cè)保溫板圍成的隔熱籠，上保溫板上設(shè)有伸入到隔熱籠內(nèi)的進(jìn)氣管，在隔熱籠內(nèi)下部設(shè)有定向凝固塊，定向凝固塊的下部設(shè)有若干根支撐定向凝固塊的石墨支撐柱，在定向凝固塊上設(shè)有石墨坩堝，石墨坩堝內(nèi)設(shè)有石英坩堝，在石墨坩堝的周圍設(shè)有石墨加熱器，在石墨坩堝的底部四周與側(cè)保溫板之間設(shè)有與側(cè)保溫固定的隔溫板。本實(shí)用新型通過對熱場內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外形及尺寸重新設(shè)計(jì)和布局，使其能鑄造大尺寸硅錠，大大的提高生產(chǎn)產(chǎn)能；同時(shí)使用專門的加熱裝置和進(jìn)氣裝置與鑄造大尺寸硅錠工藝相匹配，控制理想的長晶固液界面，有效排雜，減少晶體缺陷，有效提高大尺寸硅錠晶體質(zhì)量。
【專利說明】一種大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種多晶硅生產(chǎn)設(shè)備，特別是涉及一種太陽能光伏行業(yè)定向凝固法生產(chǎn)大尺寸多晶硅錠用鑄錠爐熱場結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前光伏行業(yè)發(fā)展迅速，并且市場競爭激勵(lì)，提高硅錠質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本成為重中之重，大尺寸多晶硅錠成為目前發(fā)展趨勢，不斷提升多晶硅錠重量和節(jié)能降耗是下一步降低成本的重要途徑。
[0003]現(xiàn)有多晶硅鑄錠爐的熱場可生產(chǎn)的硅錠主要有:重量為450kg的硅錠，可開方二十五塊硅塊的硅錠，即G5硅錠；通過縱向生長而成的硅錠。以上鑄錠重量小，出材率低，單位耗能高，成本高。
[0004]多晶硅鑄錠爐是用于制造多晶硅錠的設(shè)備，它是將硅料熔融后通過定向凝固冷凝結(jié)晶，使其形成晶相一致的硅錠，從而達(dá)到太陽能電池生產(chǎn)對硅片品質(zhì)的要求，其中長晶界面形狀是影響大尺寸多晶硅錠晶體質(zhì)量的主要原因之一，平坦或微凸的長晶界面可以得到有效的柱狀晶，減少晶界，降低晶體中的位錯(cuò)和雜質(zhì)。
[0005]多晶鑄錠過程中首先將選好的籽晶鋪到坩堝底部，再將多晶硅原料放入石英坩堝底部，然后加熱、熔化、長晶、退火、冷卻等定向凝固法生產(chǎn)多晶硅錠。常規(guī)多晶硅鑄錠熱場，溫度分布不適合，質(zhì)量提升不明顯。
[0006]現(xiàn)有多晶鑄錠爐設(shè)有頂部，底部加熱器，特別是G5多晶鑄錠爐，裝料量較小，其熱場結(jié)構(gòu)不利于大尺寸硅錠的生長，長晶過程的固液界面也凸凹明顯，不利于長晶過程中的排雜，對晶體的整體質(zhì)量有較大的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理，與鑄造大尺寸硅錠工藝相匹配的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)。
[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型是一種大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是:包括由上保溫板、下保溫板和側(cè)保溫板圍成的隔熱籠，上保溫板上設(shè)有伸入到隔熱籠內(nèi)的進(jìn)氣管，在隔熱籠內(nèi)下部設(shè)有定向凝固塊，定向凝固塊的下部設(shè)有若干根支撐定向凝固塊的石墨支撐柱，在定向凝固塊上設(shè)有石墨樹禍，石墨樹禍內(nèi)設(shè)有石英樹禍，在石墨樹禍的周圍設(shè)有石墨加熱器，在石墨樹禍的底部四周與側(cè)保溫板之間設(shè)有與側(cè)保溫固定的隔溫板。
[0009]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是:所述的石墨加熱器為片狀石墨加熱器。
[0010]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是:所述的石墨加熱器包括設(shè)在石墨坩堝上方的若干片上石墨加熱器，設(shè)在石墨纟甘禍四周的若干片側(cè)石墨加熱器和設(shè)在石墨樹禍下方的若干片下石墨加熱器；上石墨加熱器距上保溫板下表面的距離為lO-lOOmm，下石墨加熱器距定向凝固塊的距離為lO-lOOmm，側(cè)石墨加熱器距側(cè)保溫板距離為20_250mm、距上石墨加熱器的距離為50-250mm。
[0011]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是:所述的上石墨加熱器和側(cè)石墨加熱器均通過懸臂吊裝在上保溫板上，所述的下石墨加熱器通過懸臂吊裝在側(cè)保溫板上。
[0012]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是:所述的上石墨加熱器設(shè)有8 — 12片，每片上石墨加熱器的長度均為1100 — 1360mm,寬度為20-200mm,厚度為5_20mm。
[0013]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是:所述的下石墨加熱器設(shè)有6 — 8片，每片下石墨加熱器的長度為1100-1360mm,寬度為20-200mm,厚度為5_20mm。
[0014]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是:在石墨坩堝的一側(cè)設(shè)有I 一 5片側(cè)石墨加熱器，每片的長度為1100-1360mm，寬度為20-200mm，厚度為5_20mm。
[0015]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是:所述的側(cè)石墨加熱器為矩形、U形、S形或蛇形。
[0016]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是:石墨坩堝由石墨側(cè)板和石墨底板構(gòu)成。
[0017]本實(shí)用新型的隔熱籠的尺寸可以做得很大，擴(kuò)大了熱場內(nèi)部尺寸，同時(shí)增加了側(cè)部片狀加熱器，將現(xiàn)有技術(shù)中的頂部、底部加熱器由圓柱形改進(jìn)成片狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)由原來的四周單側(cè)分散進(jìn)氣變?yōu)轫敳考羞M(jìn)氣，此種熱場可以控制較為理想的長晶固液界面，有利于排雜。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過對熱場內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外形及尺寸重新設(shè)計(jì)和布局，使其能鑄造大尺寸硅錠，大大的提高生產(chǎn)產(chǎn)能；同時(shí)使用專門的加熱裝置和進(jìn)氣裝置與鑄造大尺寸硅錠工藝相匹配，控制理想的長晶固液界面，有效排雜，減少晶體缺陷，有效提高大尺寸娃錠晶體質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]參照附圖1，一種大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，包括由上保溫板1、下保溫板11和側(cè)保溫板12圍成的隔熱籠，隔熱籠大小根據(jù)坩堝尺寸設(shè)計(jì)。可以做成大尺寸結(jié)構(gòu)，這樣就可以擴(kuò)大了熱場尺寸，可以使用大型坩堝裝料，使其增加多晶硅料重量。大尺寸隔熱籠的側(cè)保溫板12內(nèi)壁尺寸為1340mm。
[0021]上保溫板I上設(shè)有伸入到隔熱籠內(nèi)的進(jìn)氣管10，上進(jìn)氣方式可以改善爐內(nèi)氣體循環(huán)，有利于排雜，提聞晶體質(zhì)量。
[0022]在隔熱籠內(nèi)下部設(shè)有定向凝固塊7，定向凝固塊7用于支撐坩堝，同時(shí)結(jié)晶時(shí)用于熱交換、可以輔助導(dǎo)熱凝固用。定向凝固塊7的下部設(shè)有若干根支撐定向凝固塊7的石墨支撐柱8，石墨支撐柱8穿過下保溫板11與爐體的底部相固定。在定向凝固塊7上設(shè)有石墨坩堝6，石墨坩堝6由石墨側(cè)板和石墨底板構(gòu)成，石墨坩堝6內(nèi)設(shè)有石英坩堝5，在石墨坩禍6的周圍設(shè)有片狀石墨加熱器，在石墨樹禍6的底部四周與側(cè)保溫板12之間設(shè)有與側(cè)保溫固定的隔溫板9，隔開上下溫區(qū)。
[0023]所述的石墨加熱器包括設(shè)在石墨坩堝6上方的8片上石墨加熱器2，分別設(shè)在石墨?甘禍6四周的4片側(cè)石墨加熱器3和設(shè)在石墨樹禍6下方的6片下石墨加熱器4 ;上石墨加熱器2距上保溫板I下表面的距離為50mm，每片上石墨加熱器2的長度均為1200mm，寬度為40mm,厚度為12mm。下石墨加熱器4距定向凝固塊7的距離為50mm,每片下石墨加熱器4的長度為1200mm,寬度為40mm,厚度為12mm。使用上石墨加熱器2和下石墨加熱器4可以使加熱范圍覆蓋廣，溫度更加均勻。
[0024]每片側(cè)石墨加熱器3均為矩形,長度為1200mm,寬度為120mm,厚度為12mm。其距側(cè)保溫板12距離為60mm、距上石墨加熱器2的距離為180mm。使用側(cè)石墨加熱器3，晶體熔化時(shí)可以提高坩堝四周溫度，改善固液界面，從凹變?yōu)樗交蛭⑼?，有利于雜質(zhì)排雜，提高晶體質(zhì)量。
[0025]上石墨加熱器2和側(cè)石墨加熱器3總功率為110KW，分配比例為I?6:1。
[0026]所述的上石墨加熱器2和側(cè)石墨加熱器3均通過懸臂吊裝在上保溫板I上，所述的下石墨加熱器4通過懸臂吊裝在側(cè)保溫板12上。石墨加熱器為等靜壓石墨，固定石墨加熱器的懸臂和緊固螺栓為C/C或石墨。當(dāng)需要放石英坩堝5和石墨坩堝6時(shí)，上保溫板I隨著爐蓋一起提起時(shí)，上石墨加熱器2和側(cè)石墨加熱器3也隨著上保溫板I 一起提起，即可將放置石英坩堝5和石墨坩堝6。
【權(quán)利要求】
1.一種大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括由上保溫板、下保溫板和側(cè)保溫板圍成的隔熱籠，上保溫板上設(shè)有伸入到隔熱籠內(nèi)的進(jìn)氣管，在隔熱籠內(nèi)下部設(shè)有定向凝固塊，定向凝固塊的下部設(shè)有若干根支撐定向凝固塊的石墨支撐柱，在定向凝固塊上設(shè)有石墨樹禍，石墨樹禍內(nèi)設(shè)有石英樹禍，在石墨樹禍的周圍設(shè)有石墨加熱器，在石墨坩堝的底部四周與側(cè)保溫板之間設(shè)有與側(cè)保溫固定的隔溫板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的石墨加熱器為片狀石墨加熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的石墨加熱器包括設(shè)在石墨樹禍上方的若干片上石墨加熱器，設(shè)在石墨樹禍四周的若干片側(cè)石墨加熱器和設(shè)在石墨坩堝下方的若干片下石墨加熱器；上石墨加熱器距上保溫板下表面的距離為lO-lOOmm，下石墨加熱器距定向凝固塊的距離為lO-lOOmm，側(cè)石墨加熱器距側(cè)保溫板距離為20-250mm、距上石墨加熱器的距離為50_250mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的上石墨加熱器和側(cè)石墨加熱器均通過懸臂吊裝在上保溫板上，所述的下石墨加熱器通過懸臂吊裝在側(cè)保溫板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的上石墨加熱器設(shè)有8 — 12片，每片上石墨加熱器的長度均為1100 - 1360mm,寬度為20-200mm,厚度為 5_20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的下石墨加熱器設(shè)有6 — 8片，每片下石墨加熱器的長度為1100-1360mm,寬度為20-200mm,厚度為5_20mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于:在石墨坩堝的一側(cè)設(shè)有I 一 5片側(cè)石墨加熱器，每片的長度為1100-1360mm，寬度為20-200mm，厚度為 5_20mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的側(cè)石墨加熱器為矩形、U形、S形或蛇形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸硅錠多晶鑄錠爐新型熱場結(jié)構(gòu)，其特征在于:石墨坩堝由石墨側(cè)板和石墨底板構(gòu)成。
【文檔編號】C30B28/06GK204111924SQ201420515829
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】唐青崗, 魏國, 吳金友, 陶勇, 楊維兵 申請人:韓華新能源科技有限公司