用于单晶硅定向凝固生长的坩埚制造技术

本实用新型专利技术公开了用于单晶硅定向凝固生长的坩埚，包括第一坩埚和第二坩埚，所述第二坩埚套设在第一坩埚内，第二坩埚内底部设有籽晶；所述第二坩埚的外径小于第一坩埚的内径，在第一坩埚和第二坩埚之间的环形腔室内设有石墨保温织套，所述石墨保温织套呈轴向两端敞口的筒状结构，石墨保温织套的轴向一端通过连接件固定在环形腔室的顶端、轴向另一端在重力作用下自然垂挂在环形腔室底部，且石墨保温织套的轴向底端设有配重环，配重环的内壁与第二坩埚的外壁接触，配重环的外壁与第一坩埚的内壁接触。本实用新型专利技术具有良好的保温效果，利于在定向凝固过程中获得高质量的单晶硅产品。

Crucible for Directional Solidification Growth of Single Crystal Silicon

【技术实现步骤摘要】
用于单晶硅定向凝固生长的坩埚
本技术涉及单晶硅
，具体涉及一种用于单晶硅定向凝固生长的坩埚。
技术介绍
硅单晶和硅多晶铸锭是晶体硅太阳能电池最常用的材料。通常，使用硅单晶材料制造的太阳能电池比使用硅多晶材料制造的太阳能电池具有更高的光电传换效率。目前，硅单晶最常用的制造方法有提拉法(Czochralski法)和区熔法(FloatingZone法)；硅多晶的制造方法则通常采用定向凝固法(即铸造法)。定向凝固法是将硅原料放置在多晶铸锭炉内的坩埚中，通过改变温度场使硅原料从下向上定向结晶而成硅多晶。目前，采用定向凝固法生长而成的硅晶体通常为硅多晶，而不能得到硅单晶，其主要原因在于，定向凝固的初始过程并没有采用特定晶向的籽晶进行引导，凝固通常是从石英坩埚壁面开始，自发形成多个凝固核心并逐渐长大，使其最终形成的晶体为多晶而不是单晶。因此，采用定向凝固法生长硅单晶需要满足特定的条件，其中最重要的是在凝固开始时需要采用籽晶完成引晶过程。采用定向凝固生长单晶硅过程中，单晶硅生长环境的温度场较难控制，液态硅原料在定向凝固过程中易在坩埚内壁上成核结晶，形成多晶硅结构。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：采用定向凝固生长单晶硅过程中，单晶硅生长环境的温度场较难控制，液态硅原料在定向凝固过程中易在坩埚内壁上成核结晶，形成多晶硅结，本技术提供了解决上述问题的用于单晶硅定向凝固生长的坩埚。本技术通过下述技术方案实现：用于单晶硅定向凝固生长的坩埚，包括第一坩埚和第二坩埚，所述第二坩埚套设在第一坩埚内，第二坩埚内底部设有籽晶；所述第二坩埚的外径小于第一坩埚的内径，在第一坩埚和第二坩埚之间的环形腔室内设有石墨保温织套，所述石墨保温织套呈轴向两端敞口的筒状结构，石墨保温织套的轴向一端通过连接件固定在环形腔室的顶端、轴向另一端在重力作用下自然垂挂在环形腔室底部，且石墨保温织套的轴向底端设有配重环，配重环的内壁与第二坩埚的外壁接触，配重环的外壁与第一坩埚的内壁接触。本专利技术工作原理为：使用时，先将第二坩埚套设在第一坩埚内，然后将石墨保温织套放入第一坩埚和第二坩埚之间的环形腔室内，通过连接件将石墨保温织套的端部固定在第一坩埚和第二坩埚的顶部，这样受自身重力作用，整个石墨保温织套悬垂在第一坩埚和第二坩埚之间的环形腔室内，这样由第二坩埚外壁至第一坩埚内壁之间，依次有空气保温层、石墨保温织套保温层和空气保温层，对第一坩埚形成良好的保温作用；通过在石墨保温织套底部设置配重环，增加石墨保温织套底部的下垂重力，保障石墨保温织套在环形腔室内正常伸展开来，防止石墨保温织套发生折叠或堆积，影响保温效果，另一方面，由于配重环与第一坩埚内壁和第二坩埚外壁均接触，对第二坩埚的放置起到定位作用，确保第一坩埚和第二坩埚的轴心线重合。在将熔融后的液态硅料倒入第二坩埚内进行定向凝固生长单晶硅过程中，可有效防止液态硅原料在第一坩埚侧壁上成核结晶，利于获得高质量的单晶硅产品。优选地，所述连接件呈环形板结构，环形板的内径与第二坩埚的内径相等，环形板的外径与第一坩埚的外径相等；石墨保温织套的一端敞口端固定在环形板的下板面上。采用环形板固定石墨保温织套，结构简单，方便操作，由于，环形板的内径与第二坩埚的内径相等，环形板的外径与第一坩埚的外径相等，可将对石墨保温织套起到良好的固定悬挂作用，防止石墨保温织套整体坠入第一坩埚和第二坩埚之间的环形腔室内。优选地，所述环形板的上板面上设有提拉环。通过设置提拉环，方便将石墨保温织套起吊或下放操作。优选地，所述环形板的下板面上还沿周向凸设有第一定位环和第二定位环；所述第一坩埚的顶部端面上沿周向设有与所述第一定位环适配的第一定位槽，第二坩埚的顶部端面上沿周向设有与所述第二定位环适配的第二定位槽。通过在环形板上设置第一定位环和第二定位环对应与第一定位槽和第二定位槽嵌入式适配，保障环形板在的稳固固定，防止使用过程中，环形板移动，影响对第一坩埚保温的均匀性。优选地，所述石墨保温织套的顶端夹设在两层环形夹持板之间，环形夹持板任意位置处的径向截面均呈L型结构，环形夹持板通过石墨稍钉固定在环形板的下板面上。实现对石墨保温织套顶部与环形板的可拆卸连接，且安装结构稳固。优选地，环形夹持板内壁凸出端与第二坩埚的外壁接触，环形夹持板的外壁凸出端与第一坩埚的内壁接触。利于对第一坩埚和第二坩埚起到固定定位作用。优选地，所述配重环的上表面沿周向开设有连续的卡槽，所述石墨保温织套的底端嵌入卡槽内、配重环上且通过石墨稍钉可拆卸固定在。实现对石墨保温织套底部与配重环的可拆卸连接，结构简单，操作方便。优选地，石墨保温织套采用炭纤维丝编织而成。本技术具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术工作原理为：使用时，先将第二坩埚套设在第一坩埚内，然后将石墨保温织套放入第一坩埚和第二坩埚之间的环形腔室内，通过连接件将石墨保温织套的端部固定在第一坩埚和第二坩埚的顶部，这样受自身重力作用，整个石墨保温织套悬垂在第一坩埚和第二坩埚之间的环形腔室内，这样由第二坩埚外壁至第一坩埚内壁之间，依次有空气保温层、石墨保温织套保温层和空气保温层，对第一坩埚形成良好的保温作用；通过在石墨保温织套底部设置配重环，增加石墨保温织套底部的下垂重力，保障石墨保温织套在环形腔室内正常伸展开来，防止石墨保温织套发生折叠或堆积，影响保温效果，另一方面，由于配重环与第一坩埚内壁和第二坩埚外壁均接触，对第二坩埚的放置起到定位作用，确保第一坩埚和第二坩埚的轴心线重合。在将熔融后的液态硅料倒入第二坩埚内进行定向凝固生长单晶硅过程中，可有效防止液态硅原料在第一坩埚侧壁上成核结晶，利于获得高质量的单晶硅产品；2、本技术采用环形板固定石墨保温织套，结构简单，方便操作，由于，环形板的内径与第二坩埚的内径相等，环形板的外径与第一坩埚的外径相等，可将对石墨保温织套起到良好的固定悬挂作用，防止石墨保温织套整体坠入第一坩埚和第二坩埚之间的环形腔室内；3、本技术通过环形夹持板实现对石墨保温织套顶部与环形板的可拆卸连接，且安装结构稳固，通过卡槽实现对石墨保温织套底部与配重环的可拆卸连接，结构简单，操作方便。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术实施例的限定。在附图中：图1为本技术的整体轴向截面结构示意图；图2为本技术的石墨保温织套结构示意图；图3为本技术的石墨保温织套与配重环连接结构示意图；图4为本技术的图1局部结构示意图。附图中标记及对应的零部件名称：1-第一坩埚，2-第二坩埚，3-籽晶，4-石墨保温织套，5-连接件，6-配重环，7-第一定位环，8-第二定位环，9-第一定位槽，10-第二定位槽，11-提拉环，12-环形夹持板，13-石墨稍钉，4-卡槽。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本技术作进一步的详细说明，本技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本技术，并不作为对本技术的限定。实施例1本实施例提供了一种用于单晶硅定向凝固生长的坩埚，包括第一坩埚1和第二坩埚2，所述第二坩埚2套设在第一坩埚1内，第二坩埚2内底部设有籽晶3；所述第二坩埚2的外径小于第一坩埚1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于单晶硅定向凝固生长的坩埚，其特征在于，包括第一坩埚(1)和第二坩埚(2)，所述第二坩埚(2)套设在第一坩埚(1)内，第二坩埚(2)内底部设有籽晶(3)；所述第二坩埚(2)的外径小于第一坩埚(1)的内径，在第一坩埚(1)和第二坩埚(2)之间的环形腔室内设有石墨保温织套(4)，所述石墨保温织套(4)呈轴向两端敞口的筒状结构，石墨保温织套(4)的轴向一端通过连接件(5)固定在环形腔室的顶端、轴向另一端在重力作用下自然垂挂在环形腔室底部，且石墨保温织套(4)的轴向底端设有配重环(6)，配重环(6)的内壁与第二坩埚(2)的外壁接触，配重环(6)的外壁与第一坩埚(1)的内壁接触。

【技术特征摘要】
1.用于单晶硅定向凝固生长的坩埚，其特征在于，包括第一坩埚(1)和第二坩埚(2)，所述第二坩埚(2)套设在第一坩埚(1)内，第二坩埚(2)内底部设有籽晶(3)；所述第二坩埚(2)的外径小于第一坩埚(1)的内径，在第一坩埚(1)和第二坩埚(2)之间的环形腔室内设有石墨保温织套(4)，所述石墨保温织套(4)呈轴向两端敞口的筒状结构，石墨保温织套(4)的轴向一端通过连接件(5)固定在环形腔室的顶端、轴向另一端在重力作用下自然垂挂在环形腔室底部，且石墨保温织套(4)的轴向底端设有配重环(6)，配重环(6)的内壁与第二坩埚(2)的外壁接触，配重环(6)的外壁与第一坩埚(1)的内壁接触。2.根据权利要求1所述的用于单晶硅定向凝固生长的坩埚，其特征在于，所述连接件(5)呈环形板结构，环形板的内径与第二坩埚(2)的内径相等，环形板的外径与第一坩埚(1)的外径相等；石墨保温织套(4)的一端敞口端固定在环形板的下板面上。3.根据权利要求2所述的用于单晶硅定向凝固生长的坩埚，其特征在于，所述环形板的上板面上设有提拉环(11)。4.根据权利要求2所述的用于单晶硅定向凝固生长的坩埚，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：羊实，庹开正，
申请(专利权)人：江苏斯力康科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32