[實用新型]一種定向固化保溫熱場

有效

• 申請號: 201420710143.7
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN204281893U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 王永;巴義敏;胡立光
• 申請（專利權）人: 唐山海泰新能科技有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 周曉萍;雷秋芬

技術領域

本實用新型涉及多晶硅鑄錠爐設計領域，具體的說是一種用于多晶硅鑄錠爐內的具有定向固化生長性能的保溫熱場。

背景技術

多晶硅鑄錠爐是用于鑄造大型多晶硅錠的設備，它將硅料高溫熔融后，通過定向凝固結晶，使形成晶向一致的硅錠，從而達到太陽能電池對硅片品質的要求。

現有的多晶硅鑄錠爐主要包括爐體、坩堝、保溫隔熱籠，爐體上開設用于抽真空的抽氣孔，坩堝和保溫隔熱籠設置在爐體的爐膛內。爐膛底部固定若干支撐立柱，支撐立柱的上端固定一導熱性很強的熱交換臺，坩堝放置在熱交換臺上。保溫隔熱籠包圍在坩堝外部，保溫隔熱籠由下保溫板與隔熱籠體組成，下保溫板固定在熱交換臺下方的支撐立柱上，隔熱籠體與下保溫板配合罩設在坩堝外側。保溫隔熱籠內設置分別對坩堝頂部和側壁加熱的頂部加熱器和側部加熱器。隔熱籠體的上部連接提升裝置，用于整個提起或放下隔熱籠體。通常隔熱籠體與坩堝均為方形結構，隔熱籠體的頂部與四個側壁的內側均勻設置保溫板，坩堝的底部和側壁包覆厚度均勻的保溫層，隔熱籠體、下部保溫板、坩堝的保溫層、熱交換平臺、加熱器共同形成多晶硅生長的保溫熱場。

多晶硅鑄錠爐的工作過程為：將內涂有保護涂層的坩堝裝入硅料后放在熱交換臺上；關閉爐膛后抽真空，接通頂部和側部加熱器的電源，將硅料完全熔化；之后緩慢向上提升保溫隔熱籠，露出下保溫板、熱交換臺的下表面，通過熱交換臺將硅料結晶時釋放的熱量輻射到爐膛的水冷內壁上；從而在坩堝內的硅料中形成一個豎直的溫度梯度，這個溫度梯度使坩堝內的硅料從底部開始凝固，從底部向頂部慢慢生長成硅錠；之后經退火、冷卻完成整個鑄錠過程。

控制多晶硅錠凝固過程中的晶粒形狀和尺寸是提高多晶硅太陽能電池的性能特性的重要手段，而多晶硅錠晶粒和形狀的控制很大程度上取決于鑄錠工藝過程，即應該嚴格控制垂直方向上的溫度梯度、獲得理想的凝固速度、使固液界面盡量平直，從而生長出取向較好的柱狀多晶硅，使其電學性能均有一致。上述因素除了取決于加熱器的熱量分布、熱交換臺的散熱情況，還有一個重要的因素就是由保溫隔熱籠與坩堝的保溫層形成的熱場的性能。

現有的保溫熱場，由于坩堝和隔熱籠體均為方形結構，而隔熱籠體的側壁上下保溫材料的用量一樣，坩堝的邊角與隔熱籠體間隙距離會影響長晶質量。在長晶初期，坩堝的邊角處溫度散失過快，硅液容易從側壁開始冷卻，使得晶粒偏小、晶向傾斜、能耗較大；而在長晶中后期，晶體增多，液體減少，固體與加熱器之間的距離也減小，熱量散失主要靠熱交換平臺，散熱不均勻。

實用新型內容

本實用新型需要解決的技術問題是提供一種硅晶體定向均衡生長的定向固化保溫熱場。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是：

一種定向固化保溫熱場，包括連接有提升裝置的由隔熱籠體和下保溫板組成的保溫隔熱籠、設置在保溫隔熱籠內的熱交換臺、放置在熱交換臺上的坩堝、設置在坩堝頂部和側壁的加熱器，改進后，

所述隔熱籠體的內側面設置第一保溫板、第二保溫板和第三保溫板，第一保溫板對應貼覆隔熱籠體的頂部和側壁的整個內側面，第二保溫板對應貼覆第一保溫板的整個內側面，所述第三保溫板貼覆第二保溫板內側面的一部分，第三保溫板從隔熱籠體底部對應貼覆第二保溫板的位置向上對應貼覆到隔熱籠體的1/2～2/3高度處；

所述坩堝的外側壁設置三層保溫層，坩堝的底部設置兩層保溫層；

所述隔熱籠體的第三保溫板與坩堝側壁的最外層的保溫層之間的間隙為10~15mm。

上述定向固化保溫熱場，所述第一保溫板、第二保溫板、第三保溫板以及坩堝的保溫層均為石墨纖維板材質。

上述定向固化保溫熱場，所述第一保溫板、第二保溫板、第三保溫板通過螺栓固定連接。

上述定向固化保溫熱場，所述隔熱籠體設置為分體的上保溫板和隔熱側籠，上保溫板為隔熱籠體頂部的第一保溫板與第二保溫板合并一體結構，隔熱側籠通過環繞搭接在上保溫板上表面的搭接環與上保溫板緊密配合，提升裝置設置在上保溫板上。

上述定向固化保溫熱場，所述隔熱籠體的底部設置向內延伸的隔熱環，隔熱環與下保溫板之間設置相互契合的接口。

本實用新型在采用上述技術方案后，具有如下技術進步的效果：

本實用新型通過在保溫熱場的薄弱環節增設保溫材料，并控制保溫材料的高度以及彼此之間的配合間隙，形成均衡的保溫熱場，從而能夠更好的控制硅晶體定向均衡生長，解決了因溫度不均衡的保溫差造成的晶體生長多向性，產生枝蔓晶以及斜晶的問題。

附圖說明