[實用新型]一種新型準單晶鑄錠爐

有效

• 申請號: 201220158980.4
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN202626346U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 金越順;衛國軍;朱衛鋒;袁華中;張瑜
• 申請（專利權）人: 浙江精功科技股份有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B28/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 連平

技術領域：

本實用新型涉及晶硅制造技術領域，尤其是涉及一種用于鑄準單晶的鑄錠爐。

背景技術：

隨著新能源技術應用的日益廣泛，對太陽能電池的要求越來越高，高效、高品質、低成本的生產方式也越來越受到重視。

太陽能電池硅片主要包括有直拉單晶硅、薄膜非晶硅、鑄造多晶硅、帶狀多晶硅、薄膜多晶硅，這些晶硅各有優缺點，目前應用最廣泛的晶硅是直拉單晶硅與鑄造多晶硅，約占太陽能光電材料的90％左右，相較而言，單晶硅的轉化率要高于多晶硅，商業使用的單晶硅電池片轉換率在18％～19％左右，現行制備單晶硅的方法主要是直拉單晶，這種方法提煉出來的單晶硅是圓形，直徑在150～220mm左右，單鑄產量偏低，而且由于電池片所需形狀為方形，故還需將圓形的直拉單晶切割為方形，導致實際利用的單晶硅更少。多晶硅的單錠產量已經達到660Kg，可切率在68％～70％上下，另外由于其鑄錠形狀為長方形，故利用率大為提高，但多晶硅的轉化率只有16％～17％。

采用定向凝固法來鑄單晶在產量和利用率上有較大優勢，鑄單晶的關鍵在于引晶和熱場控制，引晶是指在石英坩堝底部鋪設塊狀籽晶，硅熔液部分熔化籽晶，并受籽晶的誘導而定向長晶的過程。現有的鑄錠爐其熱場一般都是一個固定的熱腔，想要兼顧各階段的熱場梯度、耗能情況，固液面控制非常困難，特別對晶體生長的后期動力提供不足，有必要予以改進。

實用新型內容：

本實用新型的目的在于針對現有技術存在的不足之處而提供一種新型準單晶鑄錠爐，它可以控制長晶各階段的溫度梯度，始終保持固液界面接近水平或呈現微凸的狀態。

為實現上述目的，本實用新型的新型準單晶鑄錠爐包括有爐體、隔熱籠、熱交換臺、石墨坩堝、以及石墨加熱片，其中，熱交換臺位于隔熱籠內，石墨坩堝放置在熱交換臺上，石墨加熱片夾在隔熱籠內壁上的保溫材料和石墨坩堝之間，隔熱籠內部設有保溫隔條，保溫隔條通過吊桿與隔熱籠外部的可移動框架相連。

作為上述技術方案的優選，所述的框架與固定在爐體頂蓋上由伺服控制器控制傳動的第一升降裝置相連。

作為上述技術方案的優選，所述的隔熱籠底部開口處還設有可移動而實現隔熱籠開閉的隔熱底板。

作為上述技術方案的優選，所述的隔熱底板由固定在爐體底部的第二升降裝置帶動。

本實用新型的有益效果在于：它通過可移動框架提升隔熱籠內部的保溫隔條而控制長晶各階段的溫度梯度，可始終保持固液界面接近水平或呈現微凸狀態，保證單晶的順利生長。

附圖說明：

下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明：

圖1為本實用新型的整體結構示意圖。

具體實施方式：

見圖1所示：本實用新型的一種新型準單晶鑄錠爐主要包括有爐體10、隔熱籠20、熱交換臺30、石墨坩堝40、以及石墨加熱片50，其中，熱交換臺30位于隔熱籠20內，石墨坩堝40放置在熱交換臺30上，石墨加熱片50夾在隔熱籠20內壁上的保溫材料和石墨坩堝40之間；隔熱籠20內部設有一圈保溫隔條60，保溫隔條60通過由耐高溫的金屬或非金屬材料制成的四根吊桿61與隔熱籠20外部的可移動不銹鋼框架70相連，框架70與固定在爐體10頂蓋上由伺服控制器(也可以是氣缸)控制傳動的第一升降裝置(圖中未示出)相連，從而實現保溫隔條60的升降。另外，隔熱籠20底部開口處設有可移動的隔熱底板80，隔熱底板80由固定在爐體10底部的第二升降裝置90帶動，從而實現隔熱籠20的開閉。

下面結合單晶硅鑄錠過程來說明本實用新型的工作原理：

單晶硅的整個鑄錠過程包括五個階段：加熱、熔化、長晶、退火、冷卻，在加熱和熔化前期，保溫隔條60處于最低位，以充分保證熱量從坩堝護板和熱交換臺30進入硅料。當爐體10內溫度上升至1400℃以上時，保溫隔條60提升，位置到達石墨坩堝40底板上沿，一直維持到熔化結束，提升保溫隔條60很大程度上隔絕了通過熱交換臺30流入硅料中的熱量，保護放置在石墨坩堝40底部的籽晶。進入長晶階段后，按設定的工藝參數，通過降低隔熱底板80，達到長晶效果，而提升保溫隔條60則力求達到一個微凸的等溫曲線，雙隔腔的設計也保證了晶體后續長晶的動力。當進入退火階段后，保溫隔條60降至最低點，隔熱底板80回歸原位使隔熱籠20閉合，保證長晶完成后整個硅錠處于一個均勻的熱場環境下，減少內應力的產生。