[实用新型]一种设置有新型护板的用于制备低碳低氧多晶硅的铸锭炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种设置有新型护板的用于制备低碳低氧多晶硅的铸锭炉，属于太阳能光伏领域。

背景技术

在太阳能光伏领域，铸造多晶硅作为一种低成本材料，占据了目前50%以上的商业化晶体硅太阳能电池市场。但由于铸锭过程中加热器、隔热笼以及石墨护板等大量碳材料的使用，引入大量碳杂质。高温下，石墨部件与氧、石英坩埚等发生热化学反应                                                ，产生的CO气体通过内部气流进入硅熔体中，极易被熔硅吸收，从而引入碳氧杂质。

常规铸锭中硅锭氧的浓度为1×10¹⁷/cm³～1×10¹⁸/cm³，主要以间隙态存在呈过饱和状态。由于铸锭工艺经历了从高温到低温的热处理过程，如果氧浓度过高就容易形成热施主或氧沉淀，成为复合中心或引入复合中心的二次缺陷，导致硅材料中少数载流子寿命降低，直接影响到太阳电池的光电转换效率。此外氧与硼原子作用形成的B-O对，也会导致太阳电池效率的降低；碳浓度可达1×10¹⁷/cm³，甚至超过碳在硅中的固溶度（4×10¹⁷/cm³）。碳杂质可以作为氧沉淀的形成核心产生原生氧沉淀，而高浓度的碳可在硅熔体中形成SiC颗粒，影响硅锭的有效利用率。因此制备低碳低氧含量铸造多晶硅锭对于多晶硅太阳电池实现低成本高效率具有重要的意义。

石英坩埚六个面全被石墨护板保护起来，如图1所示，石英坩埚上表面为石墨盖板，铸造过程中石墨盖板的位置固定不变，盖板与四周护板采用支柱的形式相连接，石墨护板正中央有一个进气孔，同时石英坩埚与上盖板之间有一定的距离以实现保护气体的导通。

现有技术在产业化生产过程中的产能虽然较大，但是所得到的多晶硅铸锭中的非金属杂质碳和氧的含量偏高，主要原因如下：由于石墨护板与石英坩埚直接接触，在高温条件下，石墨护板中的碳与石英坩埚中的二氧化硅会发生反应同时硅熔体表面也会有一氧化硅气体挥发，挥发的气体会对上盖板产生侵蚀作用， 在铸造过程中产生的一氧化碳、二氧化碳以及一氧化硅等气体，会停留在硅熔体的自由表面而融入到硅熔体当中，融入硅熔体中的气体分子会分解为原子从而滞留在铸锭中，对后续的电池生产产生影响，虽然现有技术在石墨护板中间有惰性气体通入，在保护气体的作用下被带走，从而排除炉体外部，从而对铸锭起到保护作用，但是现有技术条件下，惰性气体并不能实现立即将铸造过程中产生的一氧化碳、二氧化碳以及一氧化硅等气体从硅熔体表面带走，如图1所示，惰性气体会在石墨盖板与硅熔体表面产生涡流，导致气体在硅熔体表面的滞留，从而使气体进入融入到硅熔体中的几率大大增加。

已有研究表明石墨护板与石英坩埚反应最为剧烈的位置是石墨护板与石英坩埚的凹角处，此处为一氧化碳以及二氧化碳气体的主要源头，同时现有盖板位置在铸造过程中是固定不变的，其与坩埚之间的间隙较大，导致产生的气体会经过上盖板与石英坩埚的空间流到硅熔体上表面与硅熔体相互作用，而且还会在硅熔体上表面产生涡流，从而增加了碳氧杂质进入硅熔体的几率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种设置有新型护板的用于制备低碳低氧多晶硅的铸锭炉，该铸锭炉不但能够有效地抑制高温条件下石墨护板凹角处石英坩埚与石墨护板之间的反应，还能够明显改善硅熔体表面上方气体的流动，能够将铸造过程中产生的一氧化碳、二氧化碳以及一氧化硅等气体迅速地带走，从而大大降低了上述气体进入过熔体的几率，能够明显改善多晶硅铸锭中碳和氧的含量。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种设置有新型护板的用于制备低碳低氧多晶硅的铸锭炉，包括石英坩埚，所述石英坩埚的外壁上设置有石墨护板，石英坩埚上设置有盖板，所述盖板上设置有盖板钼片；所述石墨护板上设置有护板钼片。

所述护板钼片同时贴合在石墨护板的端面以及石英坩埚的外壁上；盖板钼片贴附在盖板的底端。

所述盖板钼片通过钼钉固定在盖板上。

所述盖板的截面尺寸小于石英坩埚的端口内径尺寸，且盖板连接有盖板吊杆，盖板吊杆带动盖板在石英坩埚内上下移动。

所示盖板四周边缘与石英坩埚内壁之间的间距相等。

所述盖板采用碳-碳纤维制成。

综上所述，本实用新型的有益效果是：