定向助凝块及具有其的铸锭炉制造技术

本发明专利技术提供了一种定向助凝块及具有其的铸锭炉。该定向助凝块包括助凝块本体(10)，助凝块本体(10)的中部厚度大于周边厚度。在多晶硅的生长前期和生长后期，助凝块本体的中心部位热传导速率和周边部位的热传导速率是一致的，从而降低了铸锭炉的横向温度梯度，获得了多晶硅平整的生长界面和稳定的生长速度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种定向助凝块及具有其的铸锭炉。该定向助凝块包括助凝块本体(10)，助凝块本体(10)的中部厚度大于周边厚度。在多晶硅的生长前期和生长后期，助凝块本体的中心部位热传导速率和周边部位的热传导速率是一致的，从而降低了铸锭炉的横向温度梯度，获得了多晶硅平整的生长界面和稳定的生长速度。【专利说明】定向助凝块及具有其的铸锭炉
本专利技术涉及多晶硅生产领域，具体而言，涉及一种定向助凝块及具有其的铸锭炉。
技术介绍
在现代的多晶铸锭生产中，人们普遍采用控制多晶硅定向凝固的方法来生长硅锭。而此方法的关键技术，在于合理地控制好上下部分的多晶硅的温度梯度，从而获得良好的生长界面和稳定的生长速度。这样，才能铸造出品质优良的硅锭。定向助凝块是多晶铸锭炉中非常重要的一个部件，其材质为石墨。它的第一个作用是支撑坩埚和硅锭；它的第二个作用是传导热量。定向助凝块的结构变化会直接影响其散热的效果，继而改变热场的温度梯度。目前，多晶炉中的定向助凝块是具备一定厚度和大小的矩形块状结构体。如图1所示，现有技术中的定向助凝块，包括助凝块本体10'、第一保温条20'和第二保温条30'，助凝块本体10'与第一保温条20'和第二保温条30'结合在一起，并且第一保温条20'和第二保温条30'的长度方向与助凝块本体10'的长度方向平行。如图2所示，在长晶过程中，下隔热笼50'是固定不动的，定向助凝块配合四周隔热笼60'的提升，定向助凝块向炉壁70'辐射热量。内外炉壁70'之间为中空结构，并通有流动的冷却水40'。冷却水40'将热量带走，从而达到使热场散热的目的。由于定向助凝块的四周散热量与中心处的散热量不均衡，使得横向温度梯度增大。在长晶前期，定向助凝块的中心处散热量小，四周散热量大。因此，铸锭炉中出现了中间热、四周冷的情况，这种情况导致生长界面较凹。而在生长后期，随着隔热笼的提升，定向助凝块中心处散热量会变大，四周散热量变小。因此，铸锭炉中出现了中间冷，四周热的情况，这种情况导致生长界面较凸。中心与四周散热不均的情况，使得晶体中存在较大的温度梯度，继而使晶体产生较大的热应力，提高了位错密度，严重的可使晶体开裂。高的温度梯度还会增加熔体温度的波动，从而带来有害的瞬时效应。多晶铸锭的中心生长速度过快，会使杂质在硅锭中来不及分凝，从而产生较多的杂质损失。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种定向助凝块及具有其的铸锭炉，以解决现有技术中定向助凝块的四周的散热量与中心处的散热量不均衡的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种定向助凝块，包括助凝块本体，助凝块本体的中部厚度大于周边厚度。进一步地，助凝块本体的厚度由中心处向周边逐渐变小。进一步地，助凝块本体的上表面为平面，助凝块本体的下表面为球形面。进一步地，助凝块本体的上表面为平面，助凝块本体的下表面为锥形面。进一步地，助凝块本体的上表面为凹弧面，助凝块本体的下表面为球形面。进一步地，助凝块本体的上表面为凹弧面，助凝块本体的下表面为锥形面。进一步地，定向助凝块还包括:第一保温条，第一保温条可拆卸地嵌设在助凝块本体周边，各第一保温条之间首尾相接；以及第二保温条，位于第一保温条的下方并连接在助凝块本体的周边上；各第一保温条与相应的第二保温条相接触，第一保温条与相应的第二保温条呈倒“L”型结构。进一步地，第一保温条和/或第二保温条为保温碳条。根据本专利技术的另一方面，提供了一种铸锭炉，包括定向助凝块和炉体，定向助凝块为上述的定向助凝块，定向助凝块设置在炉体内。进一步地，炉体的炉壁中空，铸锭炉还包括冷却介质，冷却介质可流动地设置在炉体的中空炉壁内。应用本专利技术的技术方案，定向助凝块包括有助凝块本体，助凝块本体整体的厚度是不同的，助凝块本体的中部厚度比周边厚度大。当多晶硅在铸锭炉中生长的时候，主要由助凝块本体进行热传导，由于改变了助凝块本体的形状，使得助凝块本体的整体厚度不同， 这样，就使得多晶硅在生长前期和生长后期，助凝块本体的中心部位热传导速率和周边部位的热传导速率是一致的，降低了铸锭炉的横向温度梯度，从而获得了多晶硅的平整的生长界面和稳定的生长速度。【专利附图】【附图说明】构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1示出了根据现有技术的定向助凝块的剖视结构示意图；图2示出了根据现有技术的铸锭炉的结构示意图；图3示出了根据本专利技术的定向助凝块的实施例的剖视结构示意图；图4示出了根据本专利技术的定向助凝块的实施例的俯视示意图；以及 图5示出了根据本专利技术的铸锭炉的实施例的结构示意图。附图标记:10、助凝块本体；20、第一保温条；30、第二保温条；40、冷却介质；50、下隔热笼； 60、四周隔热笼；70、炉体。【具体实施方式】下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。图5中所示箭头方向表示热量的散发方向。如图3所示，根据本专利技术的实施例，该定向助凝块包括有助凝块本体10，助凝块本体10整体的厚度是不同的，助凝块本体10的中部厚度比周边厚度大。助凝块本体10的厚度由中心处向周边逐渐变小。当多晶硅在铸锭炉中生长的时候，主要由助凝块本体进行热传导，由于改变了助凝块本体10的形状，使得助凝块本体10的整体厚度不同，这样，就使得多晶硅在生长前期和生长后期，助凝块本体10的中心部位热传导速率和周边部位的热传导速率是一致的。助凝块本体10的上下面可以制造成不同的形状。第一种情况，助凝块本体10的上表面可以是平面，并将助凝块本体10的下表面制造成球形面。第二种情况，助凝块本体10的上表面还是平面，而将助凝块本体10的下表面设置成锥形面。第三种情况，助凝块本体的上表面是凹弧面，将助凝块本体10的下表面制造成球形面。第四种情况，助凝块本体 10的上表面是凹弧面，助凝块本体10的下表面制造成锥形面。优选地，在本实施例中，助凝块本体10的上表面是平面，助凝块本体10的下表面制造成球形面。结合参见图4所示，为了使定向助凝块的热传导效果更好，并使定向助凝块的热传导速率在多晶硅的各个生长阶段保持一致，定向助凝块还包括有第一保温条20和第二保温条30。第一保温条20是嵌设在助凝块本体10上的，并且第一保温条20是可以拆卸下来的。多个第一保温条20首尾相接地安设在助凝块本体10的周边。第二保温条30相应地设置在第一保温条20的下方位置，并连接到助凝块本体10上。第二保温条30可固定连接在助凝块本体10上，也可利用镶嵌的方式，可拆卸地将第二保温条30连接至助凝块本体10上。优选地，第二保温条30采用螺接的方式，固定连接在助凝块本体10上。第一保温条20和相对应的第二保温条30是相互接触的，并且第一保温条20和相应的第二保温条 30共同形成倒“L”型的截面结构。第一保温条20和第二保温条30的这种设置方式，使得保温条对热量散失的阻隔作用更加明显，使得助凝块本体10的各点均匀散热，达到在不同时间段的散热速率一致的目的。优选地，第一保温条20和第二保温条30均为保温碳条。结合参见图5所示，根据本专利技术的实施例，铸锭炉包括有定向助凝块和炉体70，定向助本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定向助凝块，其特征在于，包括助凝块本体(10)，所述助凝块本体(10)的中部厚度大于周边厚度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏新中，刘磊，
申请(专利权)人：英利能源中国有限公司，
类型：发明
国别省市：