[實用新型]一種改進型多晶硅鑄錠坩堝防護裝置

有效

• 申請號: 201220501325.4
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN202968753U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 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
• 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

本實用新型屬于太陽能電池領域，具體涉及一種改進型多晶硅鑄錠坩堝防護裝置。?

背景技術

目前太陽能光伏使用的多晶硅的制備方法中，定向凝固法由于其產出的硅錠單爐重量大，平均能耗低而得到廣泛的應用。在利用定向凝固法進行多晶硅鑄造時，需要使用石英坩堝盛裝硅原料，將裝好硅料的石英坩堝送入鑄錠爐中進行加熱，完成熔化和定向凝固生長多晶硅的過程。整個過程的最高溫度達到1500℃以上，而石英坩堝在超過1200℃的環境下開始軟化，因此需要石墨護板進行保護。?

傳統的坩堝護板只能起到坩堝保護的作用，一般在石英坩堝四周放置四塊石墨護板，利用螺母固定拼接而成。在硅原料熔化和在生長過程中，由于石英坩堝本身質量有瑕疵，或者坩堝在運輸途中出現碰撞，或者裝料過程對坩堝有磕碰等異常，可能會引起坩堝發生破裂，從而發生溢流事故。溢流事故一旦發生，輕則造成硅料浪費，護板破壞，重則引起安全事故。根據目前傳統坩堝護板的使用情況，其不能有效緩解硅錠溢流的發生率；一旦發生溢流時，整個護板會完成損壞，損失巨大。?

專利號為CN202181217U，專利申請名稱為坩堝護板改良裝置，提供了一種改良后的能避免鑄錠工藝中發生溢流的坩堝護板改良裝置。其中：每塊護板的底部分別設有兩個溢流孔，每塊護板的頂部分別設置有兩個凹型排氣槽，護板頂部設置的凹型排氣槽具有相同的長寬。從結構來看，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的改善作用。?

因此，尋找一種能減少鑄錠過程中溢流的發生率，或能減少溢流造成的損失，又能提高硅錠質量的坩堝護板裝置對整個多晶硅鑄錠領域具有較大的意義。?

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種改進型多晶硅鑄錠坩堝防護裝置，能夠減少鑄錠過程中溢流的發生率以及能減少溢流造成的損失，能提高硅錠的質量。?

本實用新型的上述技術問題是通過以下技術手段來實現的：一種改進型多晶硅鑄錠坩堝防護裝置，所述防護裝置由上、下兩層護板組件疊加組成，所述上、下兩層護板組件由多個護板圍成，每個護板的底邊上均設有溢流孔。?

實際上，為滿足不同坩堝高度和裝料量的要求，除了將上、下兩層護板組件配合使用時，還可以只使用上層護板組件，也可以只使用下層護板組件，還可以根據需要制備不同高度的護板，當需要采用上、下兩層護板組件疊加使用時，上、下兩層護板組件的長寬尺寸最好相同，厚度最好一致，上、下兩層護板組件可以直接自然疊加在一起，采用上、下兩層護板組件的設計能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；如果鑄錠過程中出現硅液溢流，底部護板的損壞并不會延伸至上部護板，上部護板可避免受損，從而可很大程度降低護板損壞帶來的損失。?

作為本實用新型的一種優選方案，每個護板的底邊上設有兩個溢流孔。這樣設置，使兩個溢流孔位置較為靠近坩堝邊緣，發生溢流時，能確保硅液最快流出，從而熔斷溢流線，發出警報，使現場操作人員及時采取措施，以減少對爐子的損害及溢流造成的損失。?

本實用新型中所述上層護板組件中每個護板的高度相同，其高度為380～500mm，所述下層護板組件中每個護板的高度也相同，其高度為80～160mm。?

作為本實用新型的另一種優選方案，上、下層護板組件中護板的數量均為四個。?

護板和螺母的材質最好由石墨等耐高溫，導熱性好的材料制備而成，本實用新型所述護板和螺母的材質優選為石墨。?

作為本實用新型的一種改進：在上層護板組件的頂部還設有蓋板。這樣能有效改善鑄錠運行過程中的氣體循環，純化多晶硅生長環境，使硅錠中的雜質含量相對減少，制備的電池轉換效率得到改善。?

與現有技術相比，本實用新型具有如下優點：?

(1)可通過改變坩堝防護裝置的使用方式，來滿足不同坩堝高度和裝料量的要求；?

(2)兩層護板組件的設計能更好的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；?

(3)如果發生溢流，不同高度的溢流孔和兩層護板組件的間隙能確保硅溶液在最快時間流出，從而熔斷溢流線，發出警報，使現場操作人員及時采取措施，以減少對爐子的損害；?

(4)發生溢流后，底部護板的損壞并不會延伸至上部護板，上部護板可避免受損，從而可很大程度降低護板損壞帶來的損失；?

(5)本實用新型中的防護裝置可以和蓋板結合使用，能有效改善鑄錠運行過程中的氣體循環，純化多晶硅生長環境，使硅錠中的雜質含量相對減少，制備的電池轉換效率?得到改善。?

附圖說明