[实用新型]一种高效型多晶硅铸锭炉热场结构

说明书

技术领域

本实用新型属于光伏技术领域，具体涉及多晶硅铸锭炉热场结构。

背景技术

在快速发展的光伏行业，多晶硅电池以其低成本、高效率、低光衰等优点，具有较高的性价比和竞争优势，因而成为当前市场上占据份额最大的光伏电池。

多晶硅主要采用定向凝固的方法制造，即将硅料装在石英坩埚内，在真空炉内用电阻加热的方式将硅料融化，然后将热场底部隔热层打开，进行坩埚底部冷却，从底部开始冷却，硅液从坩埚底部开始向上逐渐凝固，最后得到多晶硅锭。目前市场上使用的铸锭炉热场按照底部冷却方式主要分为三种：第一种是侧隔热板提升式，第二种是隔热底板下降式，第三种是底部隔热板横向打开式，其中以第一种侧隔热板提升式为主。

但，由于多晶硅中含有大量的晶体缺陷，对电池转换效率造成极大的影响，均匀而细小的晶粒对于减少晶体缺陷，提高电池效率具有很好的效果，目前高效率多晶硅铸锭均采用细化多晶硅晶粒的方法，主要有两种铸锭工艺：第一种为半熔法，即在坩埚底部铺设细小的硅料，待硅料未完全熔化即进入长晶阶段，利用未熔硅料作为形核点，促进底部形核，细化多晶晶粒；第二种为全熔法，在坩埚底部设置一层形核质点，硅料熔完即以这些形核点为形核中心长晶，促进晶粒形核，进而细化晶粒。但无论是半熔法还是全熔法，为了保护底部形核点不被破坏，均要求硅料自上而下的顺序进行熔化，这要求在硅料熔化末期保持比较低的温度，常规做法是在硅料熔化末期提升侧部隔热层，打开底部热场，使坩埚底部热量通过热辐射的方式散发出去，从而达到降低坩埚底部温度的目的。

但上述打开隔热笼加热铸造高效硅锭的方式具有两个缺点：第一是开隔热笼加热，容易使很大一部分热量通过热场开口散发出去，不能用于熔化硅料，造成能源浪费，第二是隔热笼热场底部中心和四周散热条件不同，温度差异较大，中心区域温度偏高，容易使得中心区域硅锭晶粒品质较差。

故需要一种新的技术方案，来匹配高效多晶铸锭工艺，提高多晶硅太阳电池的光电转换效率。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供了一种高效型多晶硅铸锭炉热场结构，有效提高铸锭晶粒品质，提高热能利用率，降低能耗。

技术方案：本实用新型公开了一种高效型多晶硅铸锭炉热场结构，包括位于外围的隔热层和位于隔热层内部的加热器和热交换台，外围隔热层包括上隔热板、侧隔热板和隔热底板，隔热底板和侧隔热板均设置有控制其上下移动的升降机构。加热器位于隔热层内中上部，热交换台位于隔热层内中下部。

本实用新型通过在隔热底板和侧隔热板均设置升降机构，使得隔热底板和侧隔热板可根据硅料的不同阶段进行调整，当硅料进入熔化末期时，侧隔热板与隔热底板同步上移，隔热底板与热交换台之间较小的间隙，阻止热量进入坩埚底部，确保坩埚底部温度较低，同时闭合的热场和较小的加热空间，提高了热量利用效率；当进入长晶阶段时，侧隔热板与隔热底板同步下移至下限位。然后，隔热底板保持不动，侧隔热板上升，底部热门打开，热交换台底部温度降低，晶体开始形核向上生长。本实用新型通过采用活动的隔热底板结构，在硅料熔化阶段能够有效降低坩埚底部温度，提高底部形核效率，同时提高热能利用率，降低能耗，降低多晶硅锭制造成本。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型还包括石墨护板，石墨护板设置于待加热坩埚的侧壁上，本实用新型通过采用石墨护板作为铸锭炉中的导热部件，有效提高热能利用率。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型所述的加热器由五面构成，其上端面位于上隔热板与坩埚口之间，其四个侧面分别位于石墨护板与侧隔热板之间。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型所述的上隔热板为固定结构。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型所述的隔热底板呈凸台结构。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型所述的侧隔热板的下端设有与隔热底板结构相匹配的限位块。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型所述的隔热底板上移时，与热交换台底面距离保持在0-100mm。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型所述的隔热底板下移时，与热交换台底面距离保持在100mm-500mm。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1.  本实用新型通过采用活动的隔热底板结构，隔热底板上移，可阻止热量从坩埚底部进入，降低坩埚底部温度，提高硅液形核效率，细化晶粒，降低硅锭缺陷密度，提高电池转换效率。