[實用新型]用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場結構

有效

• 申請號: 201220263471.8
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN202744649U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 潘歡歡;孫海知;黃東;李曉輝;宋江
• 申請（專利權）人: 海潤光伏科技股份有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所 32210
• 代理人: 唐紉蘭;曾丹

技術領域

本實用新型涉及一種用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場結構，屬于多晶硅生產設備技術領域。

背景技術

太陽能是取之不盡的清潔能源，太陽能光電技術在不斷的發展，目前應用最為廣泛的是硅太陽能電池，硅太陽能電池數量的劇增，使得晶體硅成為目前最重要的太陽能光伏材料。

晶體硅主要由多晶硅及單晶硅組成，傳統的多晶硅鑄錠情況下，坩堝底部會出現大量的形核點，難得到大尺寸的晶粒，且多晶硅錠中存在大量的缺陷，單晶硅由于其裝爐量低，原料及操作要求高，制造成本較高，無明顯優勢。在這種情況下出現了鑄造大晶粒硅錠，該硅錠同時吸取了多晶鑄造和單晶拉制的優點。

目前鑄造大晶粒硅錠的生產多采用多晶鑄錠爐鑄造，熱場是多晶鑄錠爐最為重要的部分，熱場影響著長晶的過程，由于多晶鑄錠爐熱場的原因，在鑄造大晶粒硅錠生長過程中，硅錠的邊緣區域會容易形成多晶區域，造成硅錠邊緣生長出多晶，硅錠邊緣會出現熱量散失，熔化過程中會產生能量損耗，最終造成整錠的電池平均效率下降且影響電池片外觀。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場結構，它能在鑄造大晶粒硅錠過程中，減少硅料在熔化過程中的能量損耗，降低鑄造成本，在硅錠生長階段降低硅錠邊緣的生長速度，使得硅錠中部區域的大晶粒擇優生長，有效地增大硅錠中大晶粒的面積。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場結構，包括上下對接的上爐體和下爐體，上爐體和下爐體的內部裝有鋼籠，所述鋼籠通過連接桿固定在上爐體的內壁上，鋼籠的內壁上設置有一層保溫板，鋼籠的頂部通過進氣管與上爐體內壁的頂部相連，鋼籠內設有石英坩堝，該石英坩堝的頂部設置有加熱器，其底部設有一層石墨底護板，該石墨底護板放置在熱交換臺上，該熱交換臺成凸臺狀，其頂部的凹陷處裝有隔熱條，所述熱交換臺通過石墨支撐柱固定在下爐體內壁的底部，所述石墨支撐柱上套有保溫隔熱板。

本實用新型用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場結構具有以下優點：

本實用新型用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場結構在熱交換臺上設置隔熱條，能夠起到隔熱保溫的效果，硅錠邊緣區域從熱交換臺向下散失的熱量明顯減少，有效地降低加熱及熔化過程中的熱量損失，加熱及熔化步驟明顯加快。進入晶體生長階段后，由于硅錠邊緣區域易受到來自坩堝的干擾，在坩堝周圍區域，易形成多晶區域。晶體生長過程中，硅錠邊緣區域溫度比正常硅錠高，邊緣區域的生長被抑制，在邊緣未凝固前，硅錠中的大晶粒部分已經明顯擴大，最終增大了硅錠中大晶粒的面積。

附圖說明

圖1為本實用新型用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場結構的結構示意圖。

圖中：上爐體1、下爐體2、鋼籠3、保溫板4、進氣管5、石英坩堝6、加熱器7、石墨底護板8、熱交換臺9、隔熱條10、石墨支撐柱11、保溫隔熱板12、硅料13。

具體實施方式

參見圖1，本實用新型涉及一種用于增大硅錠中大晶粒面積的熱場結構，包括上下對接的上爐體1和下爐體2，上爐體1和下爐體2的內部裝有鋼籠3，所述鋼籠3通過連接桿固定在上爐體1的內壁上，鋼籠3的內壁上設置有一層保溫板4，鋼籠3的頂部通過進氣管5與上爐體1內壁的頂部相連，鋼籠3內設有石英坩堝6，該石英坩堝6的頂部設置有加熱器7，其底部設有一層石墨底護板8，該石墨底護板8放置在熱交換臺9上，該熱交換臺9成凸臺狀，其頂部的四周凹陷中間凸起，熱交換臺9頂部的凹陷處裝有隔熱條10，所述隔熱條10設置于石墨底護板8與熱交換臺9之間，所述熱交換臺9通過石墨支撐柱11固定在下爐體2內壁的底部，所述石墨支撐柱11上套有保溫隔熱板12，所述石英坩堝6中放有硅料13。

鑄造大晶粒硅錠的過程分為加熱、熔化、晶體生長、退火及冷卻的步驟，爐體真空達到要求后，加熱器7開始加熱，大晶粒硅錠進入加熱及熔化階段，在此階段，由于熱交換臺9上的隔熱條10具有隔熱保溫的效果，硅錠邊緣區域從熱交換臺向下散失的熱量明顯減少，有效地降低加熱及熔化過程中的熱量損失，加熱及熔化步驟明顯加快。進入晶體生長階段后，由于硅錠邊緣區域易受到來自坩堝的干擾，在坩堝周圍區域，易形成多晶區域。采用本實用新型后，由于隔熱條10起到的保溫效果，晶體生長過程中，硅錠邊緣區域溫度比正常硅錠高，邊緣區域的生長被抑制，在邊緣未凝固前，硅錠中的大晶粒部分已經明顯擴大，最終增大了硅錠中大晶粒的面積。

采用更改后的熱場結構，分別進行大晶粒的鑄錠，分別采用三種不同規格的隔熱條進行三次實施；