[發(fā)明專利]一種高效光電轉(zhuǎn)化率的多晶硅錠澆鑄裝置及澆鑄方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811274009.6
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109097831A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪偉華
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江羿陽太陽能科技有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B28/06
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務(wù)所 33233
• 代理人: 陸永強

1.一種高效光電轉(zhuǎn)化率的多晶硅錠澆鑄裝置，包括爐體，所述的爐體內(nèi)設(shè)有可升降運動的隔熱籠，所述的隔熱籠內(nèi)設(shè)有坩堝、坩堝護板、石墨底板、石墨蓋板、頂部加熱器和側(cè)部加熱器，所述的石墨底板放置在熱交換平臺上，所述的坩堝放置在石墨底板上，其特征在于，所述坩堝底部鋪設(shè)一層硅碎料，硅碎料層形成具有無數(shù)的孔洞的支架結(jié)構(gòu)，所述的硅碎料為表面涂覆氮化硅層的耐高溫硅碎料，所述的坩堝底部和側(cè)部噴涂有氮化硅涂層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效光電轉(zhuǎn)化率的多晶硅錠澆鑄裝置，其特征在于：所述的熱交換平臺上設(shè)有輔助冷卻裝置，所述的輔助冷卻裝置可調(diào)節(jié)冷卻溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效光電轉(zhuǎn)化率的多晶硅錠澆鑄裝置，其特征在于：所述的輔助冷卻裝置包括設(shè)置于熱交換平臺底部的冷卻管路，所述的冷卻管路外接氬氣，所述的冷卻管路的進氣端設(shè)有變頻壓縮機。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效光電轉(zhuǎn)化率的多晶硅錠澆鑄裝置，其特征在于：本多晶硅錠澆注裝置還包括氬氣進氣管，所述的氬氣進氣管穿過爐體、隔熱籠，并與熱交換平臺上的冷卻管路連接，所述的冷卻管路的出氣端外接出氣管，所述的出氣管繞至隔熱籠上方并穿過頂部加熱器和石墨蓋板伸入坩堝內(nèi)，所述的出氣管噴出的氣流對準坩堝上方的熔液。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效光電轉(zhuǎn)化率的多晶硅錠澆鑄裝置，其特征在于：所述的輔助冷卻裝置包括設(shè)置于熱交換平臺內(nèi)的冷卻水路，所述的冷卻水路環(huán)形布置于熱交換平臺底部，所述的冷卻水路上設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥。氬氣進氣管穿過爐體、隔熱籠、頂部加熱器和石墨蓋板直接伸入坩堝內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的一種高效光電轉(zhuǎn)化率的多晶硅錠澆鑄裝置，其特征在于：所述的爐體上設(shè)有抽真空口，所述的坩堝護板上設(shè)有排氣口。

7.一種權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述多晶硅錠的澆鑄方法：包括如下步驟：1)、裝料前，將耐高溫硅碎料均勻鋪在已噴涂氮化硅的坩堝底部；

2)、裝料；坩堝內(nèi)裝填硅料，然后對爐體抽真空；

3)、加熱：開啟頂部加熱器和側(cè)部加熱器，在硅料熔化過程中調(diào)節(jié)隔熱籠高度，讓熱場形成較大的溫度梯度，上熱下冷，從而保證硅料從上往下定向熔化；在硅料熔化過程中坩堝底部始終保持過冷即＜1420℃，使耐高溫硅碎料始終附著于坩堝底部；

4)、硅料全部熔完后，坩堝底部耐高溫硅碎料保留0.1～1.5cm厚度，覆蓋整個坩堝底表面且非常均勻；開啟氬氣進氣管，氬氣由氬氣進氣管進入冷卻管道，一方面對熱交換平臺進行冷卻，另一方面經(jīng)加熱后的氬氣向坩堝內(nèi)的熔液上表面噴射氣體，然后慢慢提升隔熱籠，使硅熔體的溫度降低，形成一定的過冷度，硅熔體開始在不完全熔化的硅碎料基礎(chǔ)上開始形核長晶；

5)、進入長晶工序后，耐高溫硅碎料起到良好的形核作用，硅熔液在形核基礎(chǔ)上豎直長晶，直至隔熱籠提升至所有硅熔體均結(jié)晶完成；

6)、待全部熔體結(jié)晶完成后，經(jīng)退火和冷卻得到多晶硅錠。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種多晶硅錠澆鑄方法，其特征在于：在上述的步驟4)中，所述的變頻壓縮機隨著隔熱籠的提升，其壓縮機功率逐漸提高，使得氬氣流動速流速逐漸增大，冷卻管路熱交換效率逐漸提高。