[发明专利]一种类单晶硅铸锭炉的散热系统及方法

说明书

本发明涉及一种类单晶硅铸锭炉的散热系统及方法。该系统换热台包括上下两部分，上换热台和下换热台安装在铸锭炉下炉体中，下换热台由铸锭炉下炉体底部支撑柱支撑，安装在上换热台正下方；上换热台固定不动，下换热台能够上下移动；下换热台下部与冷却系统直接接触固定成一体结构；上换热台和下换热台分别设置有基座，所述基座上分散布设若干凸起，凸起的顶端设置有保温层，上换热台和下换热台的凸起相对设置且能够相互啮合；所述的上换热台和下换热台的基座上边缘处的凸起的高度小于中心区域的凸起的高度，使上换热台和下换热台的基座上的凸起相互啮合时中心区域散热速度大于边部区域，形成凸形的长晶界面，适应类单晶的生长。

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种类单晶硅铸锭炉的散热系统及方法。

背景技术

近年来光伏产业发展迅速，竞争日趋激烈，低成本、高效率的太阳能电池倍受业界青睐。就材料而言，目前晶体硅是太阳能电池的主要材料，主要包括单晶硅和多晶硅。

类单晶硅铸锭技术兼具单晶高转换效率和多晶低成本的优点，成为目前业界最具竞争力的新型铸锭技术之一。类单晶硅制备一般采用常规多晶硅铸锭炉，铸锭时在石英坩埚底部铺一层籽晶，诱导晶体定向结晶，长出晶向一致的大晶粒硅锭。生长类单晶硅锭需要保持完全凸形的生长界面，用来控制边部多晶的生长，提高单晶面积比例,完全凸形界面的保持需要在长晶过程中阻止侧部热量的散失，而当前光伏行业内常规的铸锭炉中采用的是隔热笼提升的方式进行散热，侧部辐射散热的同时底部换热台进行散热，这种散热方式可以通过侧部功率的提高来减缓侧部的长晶，同样也可以实现近似凸形的长晶界面，但是侧部的散热不可避免，因此侧部不可能完全实现完全凸形，而是形成了近似凸形的W形的界面，这种界面形状容易引起侧部多晶的生长，如图1所示，这种热场结构不适应类单晶的生长。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明设计了一种类单晶硅铸锭炉的散热系统及方法，保持长晶过程隔热笼不开启，使铸锭炉在长晶过程中保持侧部温度，同时使得底部中心散热快于侧部，即热量散失速度边部位置小于中心位置，形成凸形的长晶界面。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种类单晶硅铸锭炉的散热系统，其换热台包括上下两部分，即换热台包括上换热台和下换热台，上换热台和下换热台安装在铸锭炉下炉体中，下换热台由铸锭炉下炉体底部支撑柱支撑，安装在上换热台正下方；上换热台固定不动，下换热台能够上下移动；下换热台下部与冷却系统直接接触固定成一体结构，下换热台上下移动时与冷却系统同时上下移动；

上换热台和下换热台分别设置有基座，所述基座上分散布设若干凸起，凸起的顶端设置有保温层，上换热台和下换热台的凸起相对设置且能够相互啮合；所述的上换热台和下换热台的基座上边缘处的凸起的高度小于中心区域的凸起的高度，使上换热台和下换热台的基座上的凸起相互啮合时中心区域散热速度大于边部区域，起到散热或保温的作用。

进一步地，所述的上换热台和下换热台的基座上边缘处的凸起的高度小于中心区域的凸起的高度，高度差不低于1mm，且高度差不大于凸起的高度，凸起的高度根据炉台下炉体的结构而定。

进一步地，所述的上换热台和下换热台的基座上边缘处的凸起的保温层厚度大于中心区域的凸起的保温层厚度。

进一步地，所述的换热台的基座和凸起均采用热导率高的石墨材料制得。

进一步地，所述的上换热台和下换热台的凸起的形状为长条状、圆环状、圆柱状或其他几何形状。

进一步地，所述的保温层采用保温硬毡材料。

进一步地，所述的上换热台和下换热台的基座上边缘处的不设置凸起，只保留中心区域的凸起。

进一步地，所述的上换热台和下换热台的基座上边缘处的凸起的横截面直径大于中心区域的凸起的横截面直径。