[發明專利]一種多晶硅鑄錠坩堝防護裝置

有效

• 申請號: 201210427518.4
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102978696A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 黃新明;明亮;鐘根香
• 申請（專利權）人: 東海晶澳太陽能科技有限公司;南京工業大學
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06;C01B33/037
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 李海波

技術領域

本發明涉及晶體硅太陽能光電利用技術領域，具體涉及一種多晶硅鑄錠坩堝防護裝置。

背景技術

太陽能光伏行業所使用的多晶硅的各種制備方法中，由于定向凝固法產出的硅錠單爐重量大、平均能耗低而使其得到廣泛地應用。但是，在利用定向凝固法進行多晶硅鑄造時，通常會遇到以下兩個問題：一是，由于坩堝本身的質量問題，或者裝料過程對坩堝存在磕碰等異常，可能會引起坩堝發生破裂，發生硅液溢流的事故，給生產帶來損失；二是，在進行多晶硅鑄錠時，大多數廠家均使用坩堝護板，而沒有使用蓋板，或者采用普通的C/C板作為蓋板，這種方式會造成鑄錠爐中的C/C絕熱材料和C/C板中的雜質進入硅熔體中，影響多晶硅的質量。

為了解決第一個問題，目前坩堝生產廠商和使用廠家都在坩堝檢測上加大力度，如通過顯影液，多道檢測等手段對坩堝進行檢測，但是，檢測方式并不能完全控制出廠坩堝的質量。如在后續運輸和操作中，坩堝也可能發生磕碰和損傷等異常，導致在鑄錠過程中出現硅液溢流的事故。傳統的多晶硅鑄錠方法，一般是在石英坩堝四周放置四塊石墨護板，利用螺母固定拼接，一旦發生溢流時，整個護板會完全損壞，損失巨大。

中國實用新型授權專利（專利號：201120265418.7）公開了一種坩堝護板改良裝置，該坩堝護板改良裝置能及時反應鑄錠工藝中發生溢流的信息，可以減少溢流事故所產生的危害和損失。但是，從結構來看，該裝置與傳統的護板沒有本質的區別，對溢流的防范和溢流造成的損失都不能起到明顯地改善作用。

提高多晶硅片的質量是各硅片生產廠商孜孜追求的目標，常用的方法是通過減少多晶硅中雜質的含量來提高電池的轉換效率。正如第二個問題所述，在多晶硅鑄錠過程中，絕緣材料、石墨護板和C/C板中的雜質，特別是C，會大量進入多晶硅中，對多晶硅的質量造成了極大地影響。為了解決該問題，一般采用提高保溫材料材質的方法，使用純度高、材質實的C/C材料，該方法對多晶硅中雜質的控制有一定效果，但是無可避免地增加了生產成本。

因此，尋找應用范圍更廣的坩堝護板和蓋板對整個多晶硅鑄錠領域具有較大的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單、可以改善鑄錠運行過程中的氣體循環、純化多晶硅生長環境、大幅度減少多晶硅中雜質含量、提高硅料利用率和切片得率、提高電池轉換效率、使用方便且可適用于大規模生產的多晶硅鑄錠坩堝防護裝置。

本發明的目的通過以下的技術措施來實現：一種多晶硅鑄錠坩堝防護裝置，包括由豎板兩兩相連合圍而成的護板及分別設置在所述護板上、下端的蓋板和底板，所述蓋板扣合在所述護板的上端開口處形成用于放置多晶硅鑄錠坩堝的內部空間，其特征在于：所述蓋板主要由C/C板和結合在C/C板下板面的金屬板組成，所述金屬板的熔點大于1800K；所述護板上部開有出氣孔且所述出氣孔對應于所述多晶硅鑄錠坩堝的上方，所述蓋板上開有貫穿C/C板和金屬板而用于向所述內部空間中輸送保護氣體的進氣孔，通過進氣孔與出氣孔對所述內部空間進行換氣通風，改善鑄錠過程的氣體循環以純化多晶硅熔化和再生長的環境。

本發明的蓋板扣合在護板上，與護板上的出氣孔、蓋板上的進氣孔相配合，可以改善鑄錠運行過程中的氣體循環，純化多晶硅生長環境，大幅度減少多晶硅中C、O等雜質的含量，為鑄錠爐中多晶硅的熔化和再生長提供更純凈的環境和更流暢的通氣系統；本發明可使多晶硅中雜質含量大幅度減少，提高了硅料的利用率和切片得率，致使硅片的電池轉換效率可提高0.2％以上；本發明制作方法簡單、使用方便，可適用于大規模生產。

作為本發明的一種優選方式，所述出氣孔均勻分布在所述護板的圓周，所述出氣孔為圓形孔，其圓心位于所述護板上端邊沿下方20-80mm處，所述出氣孔在每個豎板上設有6-16個，所述出氣孔的直徑范圍是10-36mm；所述進氣孔位于所述蓋板的中心部位，所述進氣孔為圓形孔，所述進氣孔的直徑范圍為60-120mm。

在實現上述目的的基礎之上，本發明護板的高度可調，使用方式靈活多變，能滿足不同坩堝高度及裝料量的需求；可以更好地和坩堝發生良性接觸，減少坩堝在鑄錠過程中由于熱收縮性不良導致的溢流、降低護板損壞帶來的損失，為了實現該目的，本發明所述護板由數層護板組件疊加而成，每層護板組件由數個板體合圍組成，即所述豎板由所述板體疊加而成，所述護板中各豎板的高度相同；所述出氣孔位于最上層護板組件的板體上，至少在最下層護板組件的板體下邊沿設有溢流孔。