一种用于铸锭坩埚的复合式护板，包括侧板和底板，侧板分上下两部分，上半部分由石墨制成，下半部分由隔热材料制成；底板可以分为环状边缘部分和中间部分，环状边缘部分为石墨制作，中间部分为导热性能好的材料制作。采用本发明专利技术的用于铸锭坩埚的复合式护板，可以有效的降低坩埚的侧向热传导系数，提高坩埚垂直方向的热传导系数，抑制边角多晶的生成，提高铸锭的收益率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种用于铸锭坩埚的复合式护板。
技术介绍
目前晶体硅太阳能电池占据着光伏产业的主导地位。而硅片的成本占到了単/多晶体硅成本的一半以上，因此降低硅片的成本，提高硅片的质量，对于光伏行业的发展有着极其重要的意义。常规的多晶硅中，晶粒的随机取向使其难以对所得到的晶片表面进行纹饰。纹饰用于通过減少光反射和提高透过电池表面光能的吸收来提高电池效率。此外，多晶硅晶粒之间边界(晶界)上形成的“扭折”倾向于以簇或位错线形式成为结构缺陷的核，这些位错和位错的吸杂效应会引起多晶硅制成的电池中载流子快速复合，从而导致电池效率降低。铸造单晶硅技术是ー种新型的单晶生长方式，这种方法采用与多晶铸锭炉类似的设备进行单 晶硅的生长。鋳造单晶硅的基本エ艺过程是将硅熔体从石英坩埚底部开始缓慢冷却生长成一个单晶的方锭，而铸造单晶硅エ艺与传统多晶硅铸锭エ艺最大的不同在于铸造单晶硅エ艺需要在石英坩埚底部排列一层籽晶，这种技术既具有单晶硅材料低缺陷、高转换效率的优点，又具有铸锭技术高产量、低能耗、低光致衰减的优点。简单地说，这种技术就是用多晶硅的成本，生产单晶硅的技术。通过铸锭单晶硅技术，可以使多晶铸锭炉生产出接近直拉单晶硅的准单晶。在不明显增加硅片成本的前提下，使电池效率提高1%以上。鋳造准单晶技术先把籽晶，硅料掺杂元素放置坩埚中，籽晶一般位于坩埚底部。随后加热融化硅料，并且保持籽晶不被完全融掉。最后控制降温，调节固液相的温度梯度，确保单晶从籽晶位置开始生长。这种技术的难点在于确保在第二步融化硅料阶段，籽晶不被完全融化，还有控制好温度梯度的分布，这个是提高晶体生长速度和晶体质量的关键。虽然鋳造准单晶技术已经得到了产业化生产，但是目前仍然存在问题，即铸锭的良率目前较低，只有大约在40°/Γ60%之间，主要是由于铸锭边角多晶的产生严重影响了铸锭的利用率。边角多晶的形成主要与固定侧加热有夫，导致产生了侧面温度梯度，侧面温度梯度的存在导致坩埚边角部位产生多晶，若能在侧面形成向上温度梯度，则可以抑制侧面成核，形成全单晶。因此如何減少坩埚侧面的热传递系数，或者増大坩埚垂直方向的热传递系数，减小侧面热传递系数与垂直方向热传递系数的比例，提高铸锭的良率，成为ー个需要解决的问题。
技术实现思路
为克服传统的坩埚护板因为隔热效果不好而使坩埚内部存在较大侧面温度梯度导致铸锭良率较低的问题，本专利技术提供一种用于铸锭坩埚的复合式护板。本专利技术的技术方案如下一种用于铸锭坩埚的复合式护板，包括侧板和底板，其特征在于所述侧板分上下两部分，上半部分由石墨制成，下半部分由隔热材料制成。优选的，上半部分和下半部分的厚度是ー样的，以便于制造。另一种优选的实施方式，下半部分的厚度可以是从上到下逐渐增加的，以取得更好的温度梯度。优选的，隔热材料可以选用氧化锌、氧化锆或者碳化硅中的任意一种。上述这些材料隔热性能好，高温下稳定性好。侧板的下半部分的高度与铸锭的高度一样，以达到较好的隔热效果。本专利技术进一步的改进方式还包括对铸锭坩埚的复合式护板的底板的改进，底板包括环状边缘部分和中间部分，环状边缘部分为石墨制成，中间部分由导热系数高于石墨的材料制成。优选的，底板的中间部分由金属钨或者钥制成。优选的，底板的形状是正方形，底板的中间部分也是正方形，实践证明正方形的底板使用性能最好。 优选的，底板的中间部分的截面能够容纳铸锭的横截面，以达到较佳的散热效果。进一步的，一种用于铸锭坩埚的复合式护板，包括底板，底板包括环状边缘部分和中间部分，环状边缘部分为石墨制成，中间部分由导热系数高于石墨的材料制成。还包括底座，所述底座包括上平面部分，上平面部分与底板的中间部分的制造材料相同，底座的上平面部分和所述底板的中间部分是焊接在一起或者整体铸造的。采用本专利技术所述的铸造单晶硅的坩埚护板，可以明显改善铸锭硅料内部传热的效果，抑制横向热流的产生，提高了垂直方向的热传递系数，有效地抑制了边角多晶的形成，从而提高铸锭的整个收益率。附图说明图I示出传统坩埚护板的示意 图2示出本专利技术坩埚护板第一实施例的示意 图3示出本专利技术坩埚护板第二实施例的示意 图4示出采用传统的坩埚护板的热传导示意 图5示出采用本专利技术的坩埚护板的热传导示意 图6示出本专利技术提供的第三实施例的示意图。图中各部分的附图标记名称为1.坩埚2.铸锭原料3.侧板4.底板5.底座31.上半部分32.下半部分41.环状边缘部分42.中间部分51.上平面部分52.下平面部分。具体实施例方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。图I为传统坩埚护板的示意图，传统坩埚护板的底板与侧板均采用石墨作为护板。图2为本专利技术的坩埚护板的示意图，本专利技术的坩埚护板的底板3和侧板4均采用了复合结构。图3为采用传统的坩埚护板的热传导示意图，图4为采用本专利技术的坩埚护板的热传导不意图。铸造单晶的制备过程如下首先准备好籽晶与坩埚，将籽晶放在坩埚的底部，然后在籽晶的上方放入多晶硅与母合金，然后将坩埚护板安装在坩埚的四周与底部，其中侧板安装在坩埚的四周，底板安装在坩埚的底部，然后将其放入铸锭炉，经过加热、熔化、长晶、退火和冷却5个阶段后，即可取出铸锭。但目前由单一石墨材料制成的坩埚护板由于保温效果不好，在铸锭生长过程中坩埚的边角部位存在横向的散热，即径向的温度梯度，从而产生多晶，如图4所示，因此得到的铸锭单晶的良率较低。如图2所示，本专利技术采用复合式坩埚侧板与底板的第一实施例，坩埚I周围的侧板3采用上下方式组合而成的，上半部分31仍为石墨护板，不影响加热过程的传热，下半部分32为隔热材料制成的护板，31和32的厚度相同，由于导热系数很小，因此在铸锭生长过程中，坩埚内部硅料2的横向热传递系数得到有效的抑制，铸锭硅料2内部几乎不存在横向传热，因此可以有效地抑制边角多晶的形成与生长。上半部分和下半部分的连接方式可以采用石墨螺栓连接，也可以采用卡槽连接，例如上半部分的连接平面处设置突起的长方体卡条，下半部分的连接平面处设置与长方体 卡条形状对应的细长凹槽，使用时将上半部分和下半部分通过卡条和凹槽咬合使两部分连接，为保证咬合的牢固性，凹槽的宽度最好是护板厚度的I /6到1/3，长度不小于每块护板连接部分长度的2/3。作为一种进一步的改进方式，坩埚底板4也可以采用复合底板，底板4的环状边缘部分41仍为石墨制造，中间部分42采用导热系数大于石墨的材料制造，。这样的底板可以加强坩埚内部铸锭垂直方向的传热，增大坩埚垂直方向的热传导系数，如图4所示，垂直方向的热传导得到加强，而坩埚侧向的热传导被削弱，从而加快了铸锭的生长，达到节能降耗的目的。本专利技术中侧板的上半部分31和下半部分32的厚度可以一致，以便于制造；当然为加强侧板下半部分的隔热效果，下半部分的厚度也可以大于上半部分的厚度，上下两部分的厚度比例以I. 2-2倍为宜，厚度相差太大护板连接处容易断裂。为解决前述护板连接处容易断裂的技术问题，图3示出本专利技术的第二实施例，下半部分的厚度也可以是从上到下逐渐增加，即下半部分的外表面与垂直方向呈一定角度，该角度不宜太大，角度太大使坩埚护板的底板面积过大，不利于支撑坩埚的底座设计，而且厚度增加过快也会导致护板断裂的情况发生，该角度一般在2-10度之间，如此设计不仅在一定程度上克服了由于下半本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于铸锭坩埚的复合式护板，包括侧板（3）和底板（4），其特征在于：所述侧板（3）分上下两部分，上半部分（31）由石墨制成，下半部分（32）由隔热材料制成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗大伟，林洪峰，张凤鸣，王临水，路忠林，
申请(专利权)人：天威新能源控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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