[發明專利]一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結構

無效

• 申請號: 201410448603.8
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104195633A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 朱松濤;馮立學;孫海知;羅英明
• 申請（專利權）人: 泗陽瑞泰光伏材料有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于光伏技術領域，具體涉及一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結構。

背景技術

晶體硅作為一種能利用太陽能發電的材料，在再生能源緊缺的時代被廣泛應用，太陽能光伏早期都采用單晶硅，但其生產效率較低，成本較高，而多晶硅以其低成本、高產能、低衰減等優勢，具有較高的性價比和競爭優勢，目前在太陽能光伏領域，多晶硅鑄錠技術已經發展為一種主流技術。

多晶硅鑄錠爐采用電阻加熱，將原料熔融再結晶的鑄錠設備，生產出太陽能級多晶硅錠。在鑄錠生產中，經過加熱、熔化、長晶、退火、冷卻等步驟，將多晶原料熔融后，生成按一定方向生長的多晶硅錠，硅原料熔融及長晶過程在鑄錠爐熱場中完成，熱場由隔熱籠組件、加熱器部件、熱交換平臺、散熱部件等組成，裝有硅料的坩堝放置在熱交換平臺上，鑄錠爐熱場為硅料熔融提供熱量，又為晶體生長提供溫度梯度場，形成定向凝固，而精準的溫度梯度場是生產高品質的多晶硅錠的關鍵。

鑄造多晶硅在晶體生長及冷卻過程中由于局部溫差形成熱應力，熱應力能夠直接影響晶體缺陷，細小均勻的多晶晶粒，能夠有效降低硅錠應力，減少晶體缺陷產生。目前生產高效多晶硅最常使用的定向凝固多晶硅鑄錠爐，其在晶體生長時所需要的溫度梯度是通過熱交換平臺將熱量輻射至夾層有冷卻水的爐壁上完成的，因熱交換平臺的中間和四周距離爐壁的距離不同，導致坩堝底部中心和四周熱量散失速度不同，坩堝底部溫度不均勻，存在橫向溫度梯度，導致硅錠中心形核晶粒較差，高效鑄錠成功率較低，影響后續晶粒生長品質，從而影響電池轉換效率。

故需要一種新的技術方案，以解決上述問題。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明的目的是提供了一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結構，能夠有效降低坩堝底部橫向溫度梯度。

技術方案：本發明公開了一種鑄造太陽能級高效多晶硅錠的熱場結構，包括隔熱籠組件、加熱器部件和熱交換平臺，所述熱交換平臺的下端面設有若干螺栓，所述螺栓長度從熱交換平臺中心向兩端依次遞減。本發明采用長度從熱交換平臺中心向四周依次遞減的螺栓來解決由于熱交換平臺的中間和四周距離爐壁的距離不同而導致坩堝底部中心和四周熱量散失速度不同，坩堝底部溫度不均勻，存在的橫向溫度梯度導致硅錠中心形核晶粒較差等問題，這有效提高晶粒生長品質，從而提高太陽能電池轉換效率。

作為本發明的進一步優化，本發明所述的螺栓直徑為M10-M14。

作為本發明的進一步優化，本發明所述的螺栓與螺栓之間間距為5-20mm。

作為本發明的進一步優化，本發明所述的螺栓長度為20-200mm。

作為本發明的進一步優化，本發明所述的螺栓的材質為石墨材料。

作為本發明的進一步優化，本發明所述的熱交換平臺為扁平六面體，其材質為石墨材料。

有益效果：本發明與現有技術相比，具有以下優點：

1、在硅料熔融階段后期，本發明的熱場結構只需打開較小的隔熱籠，就可以保持較大的垂直溫度梯度，實現坩堝中的硅料按照從上而下的順序進行熔化，能夠有效提高鑄錠的可操作性和成功率。

2、本發明的熱交換平臺通過中間強化散熱，有效保證了坩堝底部的均勻性，提高坩堝底部四周和中間形核的均勻和同步性。

說明書附圖

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例進一步闡明本發明。

如圖1所示本發明的熱場結構包括隔熱籠組件1、加熱器部件2、熱交換平臺3和熱交換平臺下有序排列的螺栓4；本發明的隔熱籠部件1由頂隔熱板、側部隔熱層和底部隔熱層組成的一個封閉熱場，通過側部隔熱層提升打開熱場，同時通過熱交換平臺3進行輻射散熱，從而降低坩堝底部的溫度，本發明的熱交換平臺3為由石墨材料制成的扁平六面體，熱交換平臺3的下端面設有若干螺孔，螺孔與螺孔之間間距為5-20mm，與螺孔配套的螺栓4直徑為M10-M14，長度為20-200mm，其材質為石墨，該螺栓4按照四邊短螺栓，中間長螺栓的規則依次將螺栓固定在熱交換平臺下端面的螺孔上。

本發明通過熱交換平臺3及下端面的強化散熱螺栓4將熱量輻射至爐壁上，由爐壁夾層中的冷卻水將熱量帶走，通過強化散熱，使得坩堝底部中間和四邊角的溫度較為均勻。

實施例1：