[實用新型]多晶硅鑄錠用新型石墨護板

有效

• 申請號: 201220657688.7
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN202954139U
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 劉曉兵;趙福祥;朱琛;林佳繼;趙同榮
• 申請（專利權）人: 韓華新能源（啟東）有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本實用新型涉及一種多晶硅鑄錠用石墨護板。

背景技術

2012年光伏行業遭受歷史上最為嚴重的“寒冬”。多家公司破產、停產、整合。然而，中國光伏行業作為新型產業的一支寒梅，在如此環境中，仍然傲立于枝頭。多晶硅太陽能電池由于其低成本、高效益的優勢，發展更為強勁。在光伏行業市場中，獨占鰲頭。

多晶硅鑄錠作為多晶硅太陽能電池產業鏈上一重要環節，在很大程度上，決定著多晶硅太陽能電池的性能與質量。多晶硅鑄錠過程是將外觀不規則的多晶硅原料盛放于高純陶瓷坩堝中，在多晶硅鑄錠爐中實現加熱、熔化、長晶、退火、冷卻等步驟，最終生長成形狀規則、晶粒均勻、晶粒較大的多晶硅錠。

目前，多晶硅鑄錠廠家一般操作方法為：將石英陶瓷坩堝放置在石墨底板上，完成多晶硅裝料。將石墨護板裝在坩堝的周圍，用石墨螺栓進行連接、固定。用叉車將坩堝運送到鑄錠爐腔內，合上爐腔后，開始加熱、融化、長晶、退火、冷卻等過程。硅料在融化、長晶過程中，溫度維持在1400℃-1550℃，此時的石英陶瓷坩堝已經成軟化狀態。如果沒有外界力的束縛，石英陶瓷坩堝壁將會坍塌，從而導致硅液溢流等事故。石墨護板連接、固定在石英陶瓷坩堝周圍即可起到束縛石英陶瓷坩堝壁的作用，從而使石英陶瓷坩堝壁在軟化的狀態下，保持原來的形狀。

當前，各個廠家所用的石墨護板，均是等靜壓高純石墨材料。等靜壓高純石墨材料具有耐高溫、較高的抗壓強度、耐腐蝕、較高傳熱性能等性能，被廣泛用于制作石墨護板。石墨護板作為石英陶瓷坩堝的支撐材料起到了很高的作用，有效保護了石英陶瓷坩堝。

等靜壓石墨護板由于具有較高的傳熱性能，故在多晶硅生長過程中，石英陶瓷坩堝四周散熱較快，從而形成從坩堝壁到坩堝中心一個橫向的溫度梯度。由于坩堝側壁較低溫度，坩堝周圍熔融硅更容易在坩堝壁上形核。在橫向的溫度梯度下，晶核向坩堝內部進行生長；在垂直的溫度梯度下，晶核也會向上進行生長。在兩者的共同作用下，在坩堝壁上的晶核向坩堝中部的上方進行生長。

垂直溫度梯度的打破，對多晶鑄錠生長多晶硅晶體是不利的。從坩堝側壁上形核長大的晶粒，將嚴重影響整個硅錠的晶體質量。減少和避免坩堝側壁上形核長大的晶粒，對于硅錠質量的提高是非常有利的。更優化的垂直溫度梯度，對于減少和避免坩堝測試上形核長大的晶粒是非常有效的。

當前，高傳熱性的石墨護板，對于更優化的垂直溫度梯度的實現是不利的。因此，改進當前的石墨護板，即提高護板的保溫性，將能夠有效改善鑄錠熱場的垂直溫度梯度。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種結構合理，絕熱性好，減少坩堝側壁的散熱的多晶硅鑄錠用新型石墨護板。

本實用新型的技術解決方案是：

一種多晶硅鑄錠用新型石墨護板，其特征是：為雙層復合結構，一層為起坩堝支持作用的等靜壓石墨材料板，另一層為起保溫作用石墨碳氈材料板。

等靜壓石墨材料板與石墨碳氈材料板通過石墨螺栓連接。

等靜壓石墨材料板的厚度為5~25mm，石墨碳氈材料板的厚度為2~25mm。

本實用新型結構合理，采用雙層結構，在不降低石墨護板抗壓能力的情況下，提高石墨護板的絕熱性，從而實現石墨護板對坩堝內熔融硅的保溫作用，減少坩堝側壁的散熱，是鑄錠熱場實現更為優化的垂直溫度梯度，從而生產高質量的多晶硅錠或準單晶硅錠。

新型石墨護板是將用等靜壓石墨板與石墨碳氈固定鏈接起來。等靜壓石墨板具有將其的抗壓能力，而石墨碳氈具有較好的絕熱能力，故合成的新型石墨護板將具有較強的抗壓能力和較好的絕熱能力。新型石墨護板較強的抗壓能力，能夠起到對石英陶瓷坩堝的支撐作用；新型石墨護板的絕熱能力能夠對熔融硅和石英陶瓷坩堝側壁的保溫作用，有效降低了石英陶瓷坩堝側壁到中心的橫向溫度梯度，從而有效改善了鑄錠熱場的垂直溫度梯度，大大提高了多晶硅錠的晶體質量。

由于新型石墨護板較好的絕熱性，通過石英陶瓷坩堝側壁釋放出的熱量大大減少，故橫向溫度梯度大大降低，石英陶瓷坩堝側壁上的形核減少，晶粒向內生長減弱。最挨著坩堝側壁硅塊，從側壁上形核生長的晶粒減少，且向坩堝中央生長趨勢減弱。在垂直溫度梯度下，晶粒向上生長趨勢增強，說明新型石墨護板有效改善了鑄錠過程中的垂直溫度梯度。緊挨坩堝邊硅片效率提高0.15%-0.4%左右，說明晶體質量得到了明顯改善。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型一個實施例的結構示意圖。

圖2是等靜壓石墨加工成的形狀示意圖。