[发明专利]用于制造锭块的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造锭块(ingot)的设备和方法，且更特定来说，涉及可抑制热损失(heat loss)且在锭块的中心与其侧面部分中具有相同的固化速度(solidification speed)的用于制造锭块的设备和方法。

背景技术

随着对环境问题和能源枯竭的关注近来正在增加，对作为具有高能量效率的丰富且不影响生态的替代能源的太阳能电池(solar cell)的关注也正在增加。根据太阳能电池的源材料将太阳能电池分类为晶体太阳能电池(crystalline solar cell)、非晶太阳能电池(amorphous solar cell)以及化合物太阳能电池(compound solar cell)。当今尤其广泛使用晶体硅太阳能电池(crystalline silicon solar cell)。

将晶体硅太阳能电池分类为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。由于单晶硅太阳能电池的衬底质量较高，因此其转换效率优良，但衬底的制造成本较高。相反，多晶硅太阳能电池的转换效率低于单晶硅太阳能电池的转换效率，但衬底的制造成本较低。因此，近年来，对多晶硅太阳能电池的需求增加，且需要具有较高转换效率且成本较低的多晶硅太阳能电池。

为了满足此需求，需要降低多晶硅衬底的成本且提高其质量。尤其需要增加高纯度多晶硅锭块的产量。此类多晶硅锭块通常是通过以下方式形成：将硅原材料(raw material)放在坩埚(crucible)中，使材料熔化，且接着从坩埚的底部开始在单个方向上使材料固化。

使用此方法的设备通常包含位于坩埚下方的冷却部件。所述冷却部件即使在熔化硅原材料时也持续地使冷却剂(coolant)循环，且暴露于坩埚。因此，用于熔化硅原材料的热受到损失，从而增加熔化时间且因此增加处理时间。

另外，由于在相关技术的多晶硅锭块制造设备中在硅熔化物(siliconmelt)的中心与其侧面部分之间固化速度有所不同，因此晶体方向性(crystal directivity)受到降级。也就是说，由于坩埚的侧面部分的温度高于坩埚的下部部分的温度，因此坩埚中的硅熔化物的中心比其侧面部分更快地固化。这是因为冷却部件安置于坩埚下方。因此，由于固化界面(solidification interface)向上凸出，因此多晶硅锭块的晶体部分地倾斜而未在垂直方向上均匀成形，且因此，多晶硅锭块的质量受到降级。

发明内容

技术问题

本发明提供一种用于制造锭块的设备和方法，其可抑制热损失且减少处理时间。

本发明还提供一种用于制造锭块的设备和方法，其中在锭块的中心与其侧面部分之间固化速度是均匀的，进而改善锭块的晶体方向性。

技术解决方案

根据示范性实施例，一种用于制造锭块的设备包含：坩埚，其用于容纳原材料；加热部件，其用于加热所述坩埚；支撑件，其用于支撑所述坩埚；绝热部件，其安置于所述加热部件的外部；以及冷却部件，其安置于所述支撑件下方而可旋转。

所述加热部件可包含：上部加热器，其安置于所述坩埚的上方；以及侧部加热器，其安置于所述坩埚的旁边。

所述加热部件可包含：上部加热器，其安置于所述坩埚的上方；以及下部加热器，其安置于所述支撑件与所述冷却部件之间。

所述绝热部件可与所述支撑件间隔开预定距离。

所述冷却部件可包含：至少一个冷却线路；以及冷却绝缘部件和冷却传递部件，其彼此耦合以包围所述冷却线路。

所述冷却线路可具有桶形状，且所述冷却绝缘部件和所述冷却传递部件可具有半桶形状。

当熔化所述原材料时所述冷却绝缘部件可安置于所述冷却线路的上方，且当固化所述原材料时所述冷却传递部件可逐渐旋转以安置于所述冷却线路的上方。

所述设备可包含：可移动的绝缘板，其移动以封闭所述绝热部件与所述支撑件之间的空间；以及移动部件，其连接到所述可移动的绝缘板以移动所述可移动的绝缘板。

所述可移动的绝缘板可经配置以水平或垂直移动。对所述可移动的绝缘板的驱动可与对所述冷却部件的驱动联结。

所述设备可包含：支撑部件，其用于支撑所述冷却部件的下部部分；以及可移动的部件，其连接到所述支撑部件以垂直移动所述支撑部件。

根据另一示范性实施例，一种制造锭块的方法包含：将原材料放在坩埚中；使用安置于所述坩埚外部的加热部件来熔化所述原材料以形成熔化物；以及旋转安置于所述坩埚下方的冷却部件，以将所述冷却部件的冷却传递到所述坩埚的下部部分和所述坩埚的侧面部分，使得所述熔化物固化以形成所述锭块。

有利作用