一种铸锭单晶热场装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种铸锭单晶热场装置该装置包括：用于放置石英坩埚的石墨底座；加热体，所述加热体包围在所述石墨底座外；保温层，所述保温层包围在所述加热体外，主要由顶部保温层、侧部保温层和底部保温层围合而成，所述侧部保温层固定在所述顶部保温层上，所述底部保温层上至少有与所述石英坩埚上放置籽晶的第一凹槽相对应的可分离区域；第一升降连接件，与所述顶部保温层固定连接；及第二升降连接件，与所述可分离区域固定连接。该装置可解决相关技术不可避免会产生多晶形核，从而导致铸造单晶含有大量的多晶，晶体内部也会产生大量的位错，进而导致晶体缺陷从而影响光电转换效率的问题。效率的问题。效率的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种铸锭单晶热场装置


[0001]本申请涉及光伏设备制造
，尤其涉及一种铸锭单晶热场装置。

技术介绍

[0002]在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视，大力发展可再生能源已成为世界各国的共识。各种可再生能源中，太阳能以其清洁、安全、取之不尽、用之不竭等显著优势，已成为发展最快的可再生能源。太阳能光伏发电行业中，用于制造太阳能电池的晶体硅主要是采用CZ直拉法的单晶硅及采用铸锭技术的多晶硅。其中多晶硅铸锭投料量大、操作简单、工艺成本低，但采用多晶硅铸锭做成的光伏电池光电转换效率较低；而采用直拉单晶硅做成的太光伏电池光电转换效率高，但CZ直拉法单次投料少，操作复杂，成本高。因此，如何结合二者的优点，利用铸造法生产太阳能用单晶硅的方法受到了越来越多的关注。
[0003]在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：
[0004]在铸锭单晶工艺中，通常会引入无位错单晶作为籽晶平铺在平底坩埚底部，采用多晶硅铸锭炉进行铸锭单晶生产。在冷凝结晶的过程中，要么采取提升顶部及四周保温层来实现降温(譬如京运通G7多晶硅铸锭炉)，要么采用下降底部保温层来实现降温(譬如GT Solar G6多晶硅铸锭炉)。这些方式虽然能够实现降温，但往往会四周先冷却，然后硅熔体或晶体中心通过向底部和四周散热再逐渐冷却。在这种冷却方式，坩埚底部及四周容易多晶形核；同时，籽晶与籽晶之间、籽晶与坩埚壁、籽晶与坩埚底部之间有缝隙，也不可避免会产生多晶形核，从而导致铸造单晶含有大量的多晶，晶体内部也会产生大量的位错，进而导致晶体缺陷从而影响光电转换效率。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的是提供一种铸锭单晶热场装置，以解决相关技术不可避免会产生多晶形核，从而导致铸造单晶含有大量的多晶，晶体内部也会产生大量的位错，进而导致晶体缺陷从而影响光电转换效率的问题。
[0006]根据本申请实施例，提供一种铸锭单晶热场装置，包括：
[0007]用于放置石英坩埚的石墨底座；
[0008]加热体，所述加热体包围在所述石墨底座外；
[0009]保温层，所述保温层包围在所述加热体外，主要由顶部保温层、侧部保温层和底部保温层围合而成，所述侧部保温层固定在所述顶部保温层上，所述底部保温层上至少有与所述石英坩埚上放置籽晶的第一凹槽相对应的可分离区域；
[0010]第一升降连接件，所述第一升降连接件与所述顶部保温层固定连接；及
[0011]第二升降连接件，所述第二升降连接件与所述可分离区域固定连接。
[0012]进一步地，所述石英坩埚具有第一底部和从第一底部的外周部立起的侧壁部，并且上方开口，所述第一底部内壁呈中间低、四周高的第一斜坡，且中间位置开设有用于放置
籽晶的第一凹槽。
[0013]进一步地，所述石墨底座具有第二底部和从第二底部的外周部立起的侧壁护板，并且上方开口，所述第二底部内壁呈中间低、四周高的第二斜坡。
[0014]进一步地，所述第二底部下表面开有一第二凹槽，所述第二凹槽与所述石英坩埚放置籽晶的第一凹槽相对应且底面大小相同，深度为第二底部下面的加热体高度的1/3
‑
2/3。
[0015]进一步地，所述第二凹槽呈上小下大状，侧壁的倾斜角度为30
‑
70
°
。
[0016]进一步地，所述加热体包括功率可调的顶部加热体、底部加热体和侧面加热体。
[0017]进一步地，所述保温层的内部为碳纤维毡，外部为耐热金属框架。
[0018]进一步地，所述可分离区域具有多组。
[0019]进一步地，多组所述可分离区域环环嵌套布置。
[0020]本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0021]由上述实施例可知，本申请的铸锭单晶热场装置中第一升降连接件和第二升降连接件可以上下移动，从而可分别带动顶部保温层和侧部保温层同时上下移动和底部保温层的可分离区域上下移动，在熔硅时，该可分离区域上移，使得底部保温层封闭，从而使得整个保温层封闭，以实现最佳的热场保温效果；在初始结晶时，该可分离区域可下行，以实现坩埚底部的散热，在晶体向上生长时，第一升降连接件上移，顶部保温层和侧部保温层同时上移动，以实现坩埚侧面的散热。基于此，本申请的铸锭单晶热场装置可在保持坩埚内硅液熔融态的同时，在初始降温结晶时采用底部中央降温的方式，从而保证晶体生长是由位于坩埚底部中央的籽晶开始，而籽晶范围之外的其它部位因温度较高，不能满足结晶形核所需要的过冷度，无法产生多晶形核，进而可从源头上避免多晶的产生，提高铸锭单晶的质量。
[0022]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0023]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0024]图1是根据一示例性实施例示出的一种铸锭单晶热场装置的剖面图(具有一个可分离区域)。
[0025]图2是根据一示例性实施例示出的石英坩埚的剖面图(石英坩埚内未放置籽晶)。
[0026]图3根据一示例性实施例示出的一种铸锭单晶热场装置的石墨底座截面图。
[0027]图4是根据一示例性实施例示出的一种铸锭单晶热场装置的剖面图(带有收尾造型板和具有多组可分离区域)。
[0028]图中的附图标记有：
[0029]10、石英坩埚；11、第一凹槽；12、第一底部；13、侧壁部；14、第一斜坡；15、凸台；
[0030]20、石墨底座；21、第二底部；22、侧壁护板；23、第二斜坡；24、第二凹槽；
[0031]30、加热体；31、顶部加热体；32、底部加热体；33、侧面加热体；
[0032]40、保温层；41、顶部保温层；42、侧部保温层；43、底部保温层；44、可分离区域；
[0033]50、籽晶；
[0034]60、第一升降连接件；
[0035]70、第二升降连接件；
[0036]80、收尾造型板。
具体实施方式
[0037]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0038]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0039]参考图1
‑
图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸锭单晶热场装置，其特征在于，包括：用于放置石英坩埚的石墨底座；加热体，所述加热体包围在所述石墨底座外；保温层，所述保温层包围在所述加热体外，主要由顶部保温层、侧部保温层和底部保温层围合而成，所述侧部保温层固定在所述顶部保温层上，所述底部保温层上至少有与所述石英坩埚上放置籽晶的第一凹槽相对应的可分离区域；第一升降连接件，所述第一升降连接件与所述顶部保温层固定连接；及第二升降连接件，所述第二升降连接件与所述可分离区域固定连接。2.根据权利要求1所述的一种铸锭单晶热场装置，其特征在于，所述石英坩埚具有第一底部和从第一底部的外周部立起的侧壁部，并且上方开口，所述第一底部内壁呈中间低、四周高的第一斜坡，且中间位置开设有用于放置籽晶的第一凹槽。3.根据权利要求1所述的一种铸锭单晶热场装置，其特征在于，所述石墨底座具有第二底部和从第二底部的外周部立起的侧壁护板，并且上方开口，所述第二底部内壁呈中间低、四周高的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立新，钟勇，
申请(专利权)人：长沙新立硅材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：