用于提高成晶率的多晶铸锭炉改良热场及生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及多晶铸锭炉热场和生产工艺的改进，特别是一种用于提高成晶率的多晶铸锭炉改良热场及生产工艺。本发明专利技术的技术方案：包括铸锭炉炉体，炉体内部设置有石墨加热器、石墨坩埚、支撑板；石墨加热器活动罩在石墨坩埚的外围，支撑板设置于石墨坩埚的底部；石墨加热器由前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板和顶部石墨板围拢而成；前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板和顶部石墨板均为矩形。本发明专利技术的优点：通过将搭接件的垂直翼适当延长的简单技术就可以明显提高成晶率。从而大大的提高了多晶硅片的转换效率和电性能。中杂和微晶现象很少，出现的比例也显著减少；本发明专利技术可以使排杂效果和长晶规律等都达到最佳效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多晶铸锭炉热场和生产工艺的改进，特别是一种用于提高成晶率的多晶铸锭炉改良热场及生产工艺。
技术介绍
目前美国GT Solar 450炉子所配置的多晶铸锭炉改良热场，包括铸锭炉炉体，炉体内部设置有石墨加热器、石墨坩埚、支撑板；石墨加热器活动罩在石墨坩埚的外围，支撑板设置于石墨坩埚的底部；石墨加热器由前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板和顶部石墨板围拢而成；前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板和顶部石墨板均为矩形；顶部石墨板与前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板分别依靠搭接件连接为一体；搭接件由侧翼和垂直翼组成，侧翼和垂直翼互相垂直；侧翼的尾部设置有安装孔，垂直翼的尾部设置有安装孔；侧翼平贴与顶部石墨板接触，垂直翼平贴与前石墨板或后石墨板或左石墨板或右石墨板接触。其中：侧翼的长度为14-16厘米，垂直翼的长度为14-16厘米。根据本专利技术根据化学工业出版社2007年1月北京第一版第一次印刷的《太阳能电池材料》第151页的记载：晶体凝固时，一般自坩埚的底部开始，晶体在底部形成核并逐渐向上生长，在不同的热场设计中，固液界面的形状呈现凹形或凸形。需要特殊的热场设计，使得硅熔体在凝固时，自底部开始到上部结束，其固液界面始终保持与水平面平行，称为平面固液界面凝固技术。这样制备出来的铸造多晶硅硅片的表面和晶界垂直，可以使相关太阳电池有效地避免界面的负面影响。可见尽量保持固液界面始终与水平面平行是提高成晶率的关键。经过多次试验测量，传统的GT Solar 450炉子的固液界面的形状呈现比较明显的凹形，具体见图1。传统的GT Solar 450因为热场设计不合理，导致成晶率偏低，只有61-63％。成晶率的计算方式是：去头尾去边皮后能用于切割的成品重量与投料量重量的比值。传统的GT Solar 450的不足表现在：目前美国GT Solar 450炉子普遍存在的缺陷晶粒较小，中部杂质无法排出及严重的微晶现象，这使生产的可利用率大大降低，从而使生产成本增加。微晶的产生机理主要是热场的原因，并非长晶速度过快的原因。只要长晶速度不超过2cm/h，降低长晶速度是可以改善微晶的，但影响了生产效率，并且能耗也增加了。目前GT Solar 450的热场的固液界面并非是平坦的，而是一条浴盆曲线，中心温度高，四周温度低，那么为什么会出现这种现象呢？由于坩埚顶部增加了加热器，因为热场是一个温区，因此顶部的功率不能单独调节的，当隔热笼打开后，四周开始散热，为了恒定长晶的温度因此功率会逐渐增大，因此顶部的温度会比四周的温度要高，而且温差会越来越大，这就造成-->了硅锭中心的温度偏高，虽然通过提升隔热笼的位置可以控制长晶的温度梯度，但这种凹型固液界面会使杂质向温度高的位置迁移，造成硅锭中心部分的杂质浓度大大高于其它区域，如果杂质超过一定范围，则会在中心位置形成新的晶核，由于此时的排列都是非规则的，而且生产速度并不快晶体都长不大，因此这个区域就出现了微晶的现象。这就是为何用好料铸锭微晶的现象就较小或没有，而差料就会经常出现的原因，这种状况通过简单的工艺调整是很难弥补的。现有技术中可能有通过复杂的工艺来适当提高成晶率的，但是可能涉及高昂的用电成本或其他负面影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种特别是一种用于提高成晶率的多晶铸锭炉改良热场及生产工艺，通过将搭接件的垂直翼适当延长的简单技术就可以明显提高成晶率。本专利技术的技术方案为：用于提高成晶率的多晶铸锭炉改良热场，包括铸锭炉炉体，炉体内部设置有石墨加热器、石墨坩埚、支撑板；石墨加热器活动罩在石墨坩埚的外围，支撑板设置于石墨坩埚的底部；石墨加热器由前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板和顶部石墨板围拢而成；前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板和顶部石墨板均为矩形；顶部石墨板与前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板分别依靠搭接件连接为一体；搭接件由侧翼和垂直翼组成，侧翼和垂直翼互相垂直；侧翼的尾部设置有安装孔，垂直翼的尾部设置有安装孔；侧翼平贴与顶部石墨板接触，垂直翼平贴与前石墨板或后石墨板或左石墨板或右石墨板接触。其中：侧翼的长度短于垂直翼的长度。用于提高成晶率的多晶铸锭炉改良热场，包括铸锭炉炉体，炉体内部设置有石墨加热器、石墨坩埚、支撑板；石墨加热器活动罩在石墨坩埚的外围，支撑板设置于石墨坩埚的底部；石墨加热器由前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板和顶部石墨板围拢而成；前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板和顶部石墨板均为矩形；顶部石墨板与前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板分别依靠搭接件连接为一体；搭接件由侧翼和垂直翼组成，侧翼和垂直翼互相垂直；侧翼的尾部设置有安装孔，垂直翼的尾部设置有安装孔；侧翼平贴与顶部石墨板接触，垂直翼平贴与前石墨板或后石墨板或左石墨板或右石墨板接触；其中：侧翼的长度为14-16厘米，垂直翼的长度为19-26厘米。提高成晶率的多晶铸锭生产工艺，采用的铸锭炉炉体结构如下：炉体内部设置有石墨加热器、石墨坩埚、支撑板；石墨加热器活动罩在石墨坩埚的外围，支撑板设置于石墨坩埚的底部；石墨加热器由前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板和顶部石墨板围拢而成；前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板和顶部石墨板1均为矩形；-->顶部石墨板与前石墨板、后石墨板、左石墨板、右石墨板分别依靠搭接件连接为一体；搭接件由侧翼和垂直翼组成，侧翼和垂直翼互相垂直；侧翼的尾部设置有安装孔，垂直翼的尾部设置有安装孔；侧翼平贴与顶部石墨板接触，垂直翼平贴与前石墨板或后石墨板或左石墨板或右石墨板接触；其中：侧翼的长度为14-16厘米，垂直翼的长度为19-26厘米；顶部石墨板E1的长度为61-63厘米，顶部石墨板E1的宽度为39-41厘米，前石墨板A1或后石墨板B1或左石墨板C1或右石墨板D1的宽度为39-41厘米，前石墨板A1或后石墨板B1或左石墨板C1或右石墨板D1的高度为38-41厘米；采用的生产工艺如下：用电机驱动移动件，移动件驱使石墨加热器1匀速上移，石墨加热器的起始位置与终止的位置之间的上移全程为14cm-16cm，上移的时间为20-24小时。本专利技术的优点：通过将搭接件的垂直翼适当延长的简单技术就可以明显提高成晶率。更改工艺后使成晶率增加了4-7个百分点；工艺参数控制良好的话可以使成晶率增加了6-7个百分点；在多晶少子寿命上也得到了重大的改善，从而大大的提高了多晶硅片的转换效率和电性能。中杂和微晶现象很少，出现的比例也显著减少；本专利技术可以使排杂效果和长晶规律等都达到最佳效果。附图说明附图1是本专利技术改造前的结构示意图附图2是本专利技术改造后的结构示意图；附图3是本专利技术石墨加热器1的结构爆炸分解图；附图4是本专利技术搭接件4的结构示意图。附图标记：石墨加热器1、石墨坩埚2、支撑板3、搭接件4、侧翼5、垂直翼6、前石墨板A1、后石墨板B1、左石墨板C1、右石墨板D1、顶部石墨板 E1。具体实施方式实施例1、用于提高成晶率的多晶铸锭炉改良热场，包括铸锭炉炉体，炉体内部设置有石墨加热器1、石墨坩埚2、支撑板3；石墨加热器1活动罩在石墨坩埚2的外围，支撑板3设置于石墨坩埚2的底部；石墨加热器1由前石墨板A1、后石墨板B1、左石墨板C1、右石墨板D1和顶部石墨板E1围拢而成；前石墨板A1、后石本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于提高成晶率的多晶铸锭炉改良热场，包括铸锭炉炉体，炉体内部设置有石墨加热器（１）、石墨坩埚（２）、石墨加热器（１）活动罩在石墨坩埚（２）的外围，支撑板（３）设置于石墨坩埚（２）的底部；石墨加热器（１）由前石墨板（Ａ１）、后石墨板（Ｂ１）、右石墨板（Ｄ１）和顶部石墨板（Ｅ１）围拢而成；前石墨板（Ａ１）、后石墨板（Ｂ１）、左石墨板（Ｃ１）、右石墨板（Ｄ１）和顶部石墨板（Ｅ１）均为矩形；顶部石墨板（Ｅ１）与前石墨板（Ａ１）、后石墨板（Ｂ１）、左石墨板（Ｃ１）、右石墨板（Ｄ１）分别依靠搭接件（４）连接为一体；搭接件（４）由侧翼（５）和垂直翼（６）组成，侧翼（５）和垂直翼（６）互相垂直；侧翼（５）的尾部设置有安装孔，垂直翼（６）的尾部设置有安装孔；侧翼（５）平贴与顶部石墨板（Ｅ１）接触，垂直翼（６）平贴与前石墨板（Ａ１）或后石墨板（Ｂ１）或左石墨板（Ｃ１）或右石墨板（Ｄ１）接触。其特征在于：侧翼（５）的长度短于垂直翼（６）的长度。

【技术特征摘要】
CN 2010-2-25 201010114102.81.用于提高成晶率的多晶铸锭炉改良热场，包括铸锭炉炉体，炉体内部设置有石墨加热器(1)、石墨坩埚(2)、石墨加热器(1)活动罩在石墨坩埚(2)的外围，支撑板(3)设置于石墨坩埚(2)的底部；石墨加热器(1)由前石墨板(A1)、后石墨板(B1)、右石墨板(D1)和顶部石墨板(E1)围拢而成；前石墨板(A1)、后石墨板(B1)、左石墨板(C1)、右石墨板(D1)和顶部石墨板(E1)均为矩形；顶部石墨板(E1)与前石墨板(A1)、后石墨板(B1)、左石墨板(C1)、右石墨板(D1)分别依靠搭接件(4)连接为一体；搭接件(4)由侧翼(5)和垂直翼(6)组成，侧翼(5)和垂直翼(6)互相垂直；侧翼(5)的尾部设置有安装孔，垂直翼(6)的尾部设置有安装孔；侧翼(5)平贴与顶部石墨板(E1)接触，垂直翼(6)平贴与前石墨板(A1)或后石墨板(B1)或左石墨板(C1)或右石墨板(D1)接触。其特征在于：侧翼(5)的长度短于垂直翼(6)的长度。2.根据权利要求1所述的一种用于提高成晶率的多晶铸锭炉改良热场，包括铸锭炉炉体，炉体内部设置有石墨加热器(1)、石墨坩埚(2)、支撑板(3)；石墨加热器(1)活动罩在石墨坩埚(2)的外围，支撑板(3)设置于石墨坩埚(2)的底部；石墨加热器(1)由前石墨板(A1)、后石墨板(B1)、左石墨板(C1)、右石墨板(D1)和顶部石墨板(E1)围拢而成；前石墨板(A1)、后石墨板(B1)、左石墨板(C1)、右石墨板(D1)和顶部石墨板(E1)均为矩形；顶部石墨板(E1)与前石墨板(A1)、后石墨板(B1)、左石墨板(C1)、右石墨板(D1)分别依靠搭接件(4)连接为一体；搭接件(4)由侧翼(5)和垂直翼(6)组成，侧翼(5)和垂直翼(6)互相垂直；侧翼(5)的尾部设置有安装孔，垂直翼(6)的尾部设置有安装孔；侧翼(5)平贴与顶部石墨板(E1)接触，垂直翼(6)平贴与前石墨板(A1)或后石墨板(B1)或左石墨板(C1)或右石墨板(D1)接触；其特征在于：侧翼(5)的长度为14-16厘米，垂直翼(6)的长度为19-26厘米。3.提高成晶率的多晶铸锭生产工艺，采用的铸锭炉炉体结构如下：炉体内部设置有石墨加热器(1)、石墨坩埚(2)、支撑板(3)；石墨加热器(1)活动罩在石墨坩埚(2)的外围，支撑板(3)设置于石墨坩埚(2)的底部；石墨加热器(1)由前石墨板(A1)、后石墨板(B1)、左石墨板(C1)、右石墨板(D1)和顶部石墨板(E1)围拢而成；前石墨板(A1)、后石墨板(B1)、左石墨板(C1)、右石墨板(D1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建国，胡董成，徐志群，
申请(专利权)人：晶科能源有限公司，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]