[發明專利]石墨助凝塊多晶硅錠爐

無效

• 申請號: 201310320460.8
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103361723A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 曾磊;張澎偉;閆英永;李松松
• 申請（專利權）人: 山東大海新能源發展有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于多晶硅鑄錠設備技術領域，尤其是一種用于多晶硅定向凝固的石墨助凝塊多晶硅錠爐。?

背景技術

???進入21世紀以來，隨著現代化工業的發展，環境污染和能源短缺已經越來越制約人類社會的發展，由于太陽能發電具有安全可靠、無污染、無需消耗燃料、可再生等優點，已經成為可再生能源中重要的組成部分，也是近年來發展最快、最具活力的研究領域之一，現今光伏產業上制備太陽電池最主流的材料是硅材料，它分為單晶硅和多晶硅，因為多晶硅生產成本較低，所以更適合低成本的工業化生產。?

????定向凝固多晶硅鑄錠所需原料來源廣、純度要求低，而且生產效率高，在規模生產上較有優勢，所以近年來利用定向凝固技術生產鑄造多晶硅的產量迅猛增長，定向凝固法通常指的是在同一個坩堝中熔煉，利用雜質元素在固相和液相中的分凝效應達到提純的目的，同時通過單向熱流控制，使坩堝中熔體達到一定的縱向溫度梯度，從而獲得沿生長方向整齊排列的柱狀晶組織，在鑄錠爐中，坩堝底部石墨助凝塊既是坩堝的依托設備，又起到傳導散熱的作用，其結構的不同直接影響了坩堝內熱場分布，進而對多晶硅錠的質量產生影響，目前GT?Solar?DSS450HP鑄錠爐中石墨助凝塊為具備一定厚度和大小的兩塊長方形石墨塊，其四周與中心散熱量不均衡，導致橫向溫度梯度的出現，使得鑄錠過程中固-液界面不平整，這不僅增大了硅錠的位錯密度，而且造成硅錠晶粒取向不一致，顯著地影響了硅錠質量。?

發明內容

本發明的目的是提供一種使得結晶時該區域易于形核、最終可以得到取向較為一致、位錯密度較小的大尺寸柱狀晶粒，獲得較高品質多晶硅錠的石墨助凝塊多晶硅錠爐。?

技術方案：包括爐體，其特征是：爐體內設置保溫罩，保溫罩放置在爐體內的底板上，保溫罩的頂部和側面設置加熱器，保溫罩內在底板上設置疊加在一起的兩塊助凝塊，下面的助凝塊底面設置為曲面。?

所述的底面為曲面的助凝塊其曲面形狀由下式決定：?

X=a*cosθ

Y=b*sinθ

a=?**(1+Δα)

b=**(1+Δα)

Δα=|T₀-T|*α?

α=0.2%/K

Ф₁=K₁*A₁*ΔT;???Ф₂=K₂*A₂*ΔT

式中：D₁:頂部石墨助凝塊厚度；D₂：石英坩堝壁厚；L:氬氣流量；K_1:氬氣熱傳導系數；K₂：石墨熱傳導系數；A₁：頂部石墨助凝塊面積；A₂：氬氣與底部石墨助凝塊接觸面積；ΔT：石墨助凝塊塊與多晶硅溫度差；m：多晶硅質量；α：溫度修正系數；T：多晶硅溫度。

所述的a值在1500~3000?mm之間,?b值在150~1000?mm之間,?θ值在60~90°之間。?

有益效果：本發明底部石墨助凝塊下表面加工成曲面，再自然疊放頂部助凝塊，再將坩堝放置于頂部助凝塊之上，首先保證了其對坩堝的承重的安全性與可靠性，然后保證了坩堝底部散熱的均勻性與有效性，修正了原有較大的橫向溫度梯度，減少了硅錠的位錯密度，同時確保坩堝底部中間區域有較快的冷卻速度，進而獲得取向較為一致的大尺寸柱狀晶粒，顯著提高了硅錠的質量。?

附圖說明

圖1為本實施例為鑄錠爐結構示意圖，圖中7是上面的助凝塊；圖2是實施例的檢測結果，左圖為傳統助凝塊得到硅錠的少子壽命，右圖為新型助凝塊得到工藝的少子壽命圖。?

?[0010]?具體實施方式

現結合附圖1對本實施例作進一步說明，包括爐體1，爐體1內設置保溫罩3，保溫罩3放置在爐體1內的底板8上，保溫罩3的頂部和側面設置加熱器2，保溫罩3內在底板8上設置疊加在一起的兩塊助凝塊，下面的助凝塊6底面設置為曲面，所述的底面為曲面的助凝塊其曲面形狀由下式決定：

曲面的形狀由下式決定：

X=a*cosθ

Y=b*sinθ

a=**(1+Δα)

b=**(1+Δα)

Δα=|T₀-T|*α?

α=0.2%/K