[實用新型]一種多導熱底板高效多晶硅錠鑄錠爐

有效

• 申請號: 201320501569.7
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN203393257U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 林洪峰;馮媛;李書森;劉興翀;蘭洵;龍巍;趙秀生
• 申請（專利權）人: 天威新能源控股有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 譚新民

技術領域

????本實用新型涉及多晶硅錠鑄錠技術，具體是一種受熱均勻、熔硅均勻的高效多晶硅錠鑄錠爐。

背景技術

眾所周知，能源是國民經濟的命脈，是許多國家制定全球戰略的首要問題。然而今天，

能源短缺和環境問題已成為全球能源問題的主題。如何有效開發利用清潔無污染的可再生能源就成為人類的一件迫在眉睫的事情。太陽能是取之不盡用之不絕的綠色能源，在太陽能的利用中，光電轉換應用最為廣泛，光伏電池是目前市場上最主要的一種產品，它以多晶硅作為基材，故硅晶體的制備是光伏電池的基礎。

多晶硅鑄錠爐是一種硅原料重熔再結晶設備，用于生產太陽能級多晶硅錠。在實際生產中，經過加熱熔化、定向長晶、退火、冷卻等步驟，將多晶硅原料制備成沿一定方向生長的多晶硅錠。硅原料重熔再結晶過程是在多晶硅鑄錠爐的熱場中進行，它由隔熱籠組件、石墨加熱器、DS散熱塊等零部件組成。熱場不僅為多晶硅熔化提供所需的熱能，在長晶過程中又提供一個溫度梯度場，從而形成定向凝固。高品質多晶硅錠的生產，關鍵就在于能否精確地控制熱場內的溫度梯度，形成一個理想的固液界面條件。

然而，現有的多晶硅鑄錠爐熱場設計存在較大的缺陷，難以獲得合理的溫度分布，很難使固液界面達到理想狀態，從而影響了多晶硅錠的品質。

現有技術的技術方案：現有的多晶硅鑄錠爐內部熱場大多由隔熱籠組件、石墨加熱器、DS散熱塊等零部件組成，在實際生產過程中，爐內溫場通過這些零部件共同作用形成。目前，生產所用的石墨加熱器整體寬度和厚度相同，從而各部位具有相同的供熱能力；坩堝護板和底板均為等靜壓石墨板，各部位的導熱能力相同；而現用的DS散熱塊呈臺階狀，頂部四周均空出一部分，鑄錠時空缺部分用與臺階尺寸相同的隔熱保溫條填充；再通過上下移動隔熱籠體，達到開啟和閉合隔熱籠體的目的，進而調節爐內溫場分布，實現高效多晶鑄錠過程。

現有技術的缺點：現有的多晶硅鑄錠爐內部熱場設計，由于石墨加熱器各部位供熱能力相同、坩堝護板和底板各部位的導熱能力相同，而與底板接觸的DS散熱塊和保溫條的導熱能力不同，保溫條具有隔熱保溫的作用，加之坩堝四周和頂部均有供熱能力相同的石墨加熱器供熱，從而導致坩堝四周的溫度高于坩堝中部，使得溫度梯度分布不均，如圖6所示，造成熔化界面和長晶界面中心向上凸起，且中心上凸現象自坩堝頂部到底部越來越明顯，晶體內部雜質就會偏聚或沉淀，改變晶界的電活性，顯著降低少數載流子的壽命，極大的影響了高效多晶硅錠的品質。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種多導熱底板高效多晶硅錠鑄錠爐，旨在解決高效多晶硅錠鑄錠過程中熔化和長晶階段固液界面中心上凸現象，使徑向溫度梯度趨向于零，提升高效多晶硅錠的品質。

本實用新型的目的主要通過以下技術方案實現：一種多導熱底板高效多晶硅錠鑄錠爐，包括爐體、設置在爐體內的隔熱籠體、設置在隔熱籠體內的石英坩堝，石英坩堝底面貼附有底板，底板主要由至少2種不同導熱系數的板體構成，導熱系數小的板體嵌套在導熱系數大的板體內部。

本實用新型的設計原理為：由于原有的底板的每個區域的散熱能力相同，因此加熱器各部位供熱能力相同的情況下，石英坩堝四周和頂部均有供熱能力相同的石墨加熱器供熱，從而導致坩堝四周的溫度高于石英坩堝中部石英坩堝，使得溫度梯度分布不均。為了解決這個問題，本實用新型采用至少2種不同導熱系數的板體構成底板，采用導熱系數小的板體嵌套在導熱系數大的板體內部的方式形成可在不同區域導熱量不同的底板，當將上述改進后的底板放置在石英坩堝底面后，由于導熱系數小的板體嵌套在導熱系數大的板體內部，因此石英坩堝底面中心區域的散熱效率低下，而石英坩堝周圍區域對應導熱系數大的板體，因此石英坩堝周圍區域的散熱效率高，這樣使得石英坩堝周圍區域和熔化速度下降，保證石英坩堝中心區域的熔化速度增加，如此一來可使得石英坩堝內部的固態硅料熔化的速度在任何一個點位的都趨于一致。以達到溫度梯度分布均勻的目的。

優選的，底板主要由3種不同導熱系數的板體構成，分別為：板體A、板體B、板體C，板體A的導熱系數＜板體B的導熱系數＜板體C導熱系數，板體A嵌套在板體B內，板體B嵌套在板體C內。還可以優選的，底板主要由4種不同導熱系數的板體構成，分別為：板體A、板體B、板體C、板體D，板體A的導熱系數＜板體B的導熱系數＜板體C導熱系數＜板體D導熱系數，板體A嵌套在板體B內，板體B嵌套在板體C內，板體C嵌套在板體D內。