[实用新型]多晶硅铸锭用新型石墨护板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多晶硅铸锭用石墨护板。

背景技术

2012年光伏行业遭受历史上最为严重的“寒冬”。多家公司破产、停产、整合。然而，中国光伏行业作为新型产业的一支寒梅，在如此环境中，仍然傲立于枝头。多晶硅太阳能电池由于其低成本、高效益的优势，发展更为强劲。在光伏行业市场中，独占鳌头。

多晶硅铸锭作为多晶硅太阳能电池产业链上一重要环节，在很大程度上，决定着多晶硅太阳能电池的性能与质量。多晶硅铸锭过程是将外观不规则的多晶硅原料盛放于高纯陶瓷坩埚中，在多晶硅铸锭炉中实现加热、熔化、长晶、退火、冷却等步骤，最终生长成形状规则、晶粒均匀、晶粒较大的多晶硅锭。

目前，多晶硅铸锭厂家一般操作方法为：将石英陶瓷坩埚放置在石墨底板上，完成多晶硅装料。将石墨护板装在坩埚的周围，用石墨螺栓进行连接、固定。用叉车将坩埚运送到铸锭炉腔内，合上炉腔后，开始加热、融化、长晶、退火、冷却等过程。硅料在融化、长晶过程中，温度维持在1400℃-1550℃，此时的石英陶瓷坩埚已经成软化状态。如果没有外界力的束缚，石英陶瓷坩埚壁将会坍塌，从而导致硅液溢流等事故。石墨护板连接、固定在石英陶瓷坩埚周围即可起到束缚石英陶瓷坩埚壁的作用，从而使石英陶瓷坩埚壁在软化的状态下，保持原来的形状。

当前，各个厂家所用的石墨护板，均是等静压高纯石墨材料。等静压高纯石墨材料具有耐高温、较高的抗压强度、耐腐蚀、较高传热性能等性能，被广泛用于制作石墨护板。石墨护板作为石英陶瓷坩埚的支撑材料起到了很高的作用，有效保护了石英陶瓷坩埚。

等静压石墨护板由于具有较高的传热性能，故在多晶硅生长过程中，石英陶瓷坩埚四周散热较快，从而形成从坩埚壁到坩埚中心一个横向的温度梯度。由于坩埚侧壁较低温度，坩埚周围熔融硅更容易在坩埚壁上形核。在横向的温度梯度下，晶核向坩埚内部进行生长；在垂直的温度梯度下，晶核也会向上进行生长。在两者的共同作用下，在坩埚壁上的晶核向坩埚中部的上方进行生长。

垂直温度梯度的打破，对多晶铸锭生长多晶硅晶体是不利的。从坩埚侧壁上形核长大的晶粒，将严重影响整个硅锭的晶体质量。减少和避免坩埚侧壁上形核长大的晶粒，对于硅锭质量的提高是非常有利的。更优化的垂直温度梯度，对于减少和避免坩埚测试上形核长大的晶粒是非常有效的。

当前，高传热性的石墨护板，对于更优化的垂直温度梯度的实现是不利的。因此，改进当前的石墨护板，即提高护板的保温性，将能够有效改善铸锭热场的垂直温度梯度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构合理，绝热性好，减少坩埚侧壁的散热的多晶硅铸锭用新型石墨护板。

本实用新型的技术解决方案是：

一种多晶硅铸锭用新型石墨护板，其特征是：为双层复合结构，一层为起坩埚支持作用的等静压石墨材料板，另一层为起保温作用石墨碳毡材料板。

等静压石墨材料板与石墨碳毡材料板通过石墨螺栓连接。

等静压石墨材料板的厚度为5~25mm，石墨碳毡材料板的厚度为2~25mm。

本实用新型结构合理，采用双层结构，在不降低石墨护板抗压能力的情况下，提高石墨护板的绝热性，从而实现石墨护板对坩埚内熔融硅的保温作用，减少坩埚侧壁的散热，是铸锭热场实现更为优化的垂直温度梯度，从而生产高质量的多晶硅锭或准单晶硅锭。

新型石墨护板是将用等静压石墨板与石墨碳毡固定链接起来。等静压石墨板具有将其的抗压能力，而石墨碳毡具有较好的绝热能力，故合成的新型石墨护板将具有较强的抗压能力和较好的绝热能力。新型石墨护板较强的抗压能力，能够起到对石英陶瓷坩埚的支撑作用；新型石墨护板的绝热能力能够对熔融硅和石英陶瓷坩埚侧壁的保温作用，有效降低了石英陶瓷坩埚侧壁到中心的横向温度梯度，从而有效改善了铸锭热场的垂直温度梯度，大大提高了多晶硅锭的晶体质量。

由于新型石墨护板较好的绝热性，通过石英陶瓷坩埚侧壁释放出的热量大大减少，故横向温度梯度大大降低，石英陶瓷坩埚侧壁上的形核减少，晶粒向内生长减弱。最挨着坩埚侧壁硅块，从侧壁上形核生长的晶粒减少，且向坩埚中央生长趋势减弱。在垂直温度梯度下，晶粒向上生长趋势增强，说明新型石墨护板有效改善了铸锭过程中的垂直温度梯度。紧挨坩埚边硅片效率提高0.15%-0.4%左右，说明晶体质量得到了明显改善。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2是等静压石墨加工成的形状示意图。