[实用新型]铸造大重量硅锭的硅锭炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅电池制造技术领域。

背景技术

太阳能发电是新兴的可再生能源技术，目前已实现工业化应用的主要为太阳能光伏发电和太阳能光热发电。光伏是一种利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳能直接转换为电能的一种新型发电系统。近年来，光伏行业发展迅速。

在太阳能电池硅锭生产中，理想硅锭内部杂质分布为，杂质在硅锭结晶过程中分凝至最顶部位置积聚，无向下延伸斑点状、条状杂质，将硅锭顶部统一去除后，剩余部分均可正常使用。实际生产中，采用顶部加热器的多晶铸锭炉，硅锭在定向结晶过程中，只有顶部接收热量辐射，热场为竖直梯度方向，硅锭侧部在结晶过程中无法直接接收加热器热量。

在热场结构及加热散热方式固有因素影响下，晶粒挤压，产生内部缺陷和热应力不均现象，晶体在竖直方向结晶过程中出现凹凸不平液面，导致硅锭四周熔融硅迅速成核并结晶生长，且不断向隔热层四壁辐射热量，导致硅锭四周熔融硅迅速成核并结晶生长，在硅液内部形成边缘位置微“凹”形状的固液界面，造成熔融硅液边缘位置的杂质无法有效分凝到硅液上表面，直接结晶到硅锭内部，严重影响硅锭的切割长度，造成硅锭合格率偏低。

顶部加热器的多晶铸锭炉，由于上述热场因素影响，增加铸锭投料量，增加硅锭高度则造成硅锭边缘底寿命区变厚，硅锭顶部杂质影响也会随之加剧，造成铸锭炉产能偏低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种铸造大重量硅锭的硅锭炉，利用反射保护层的反射作用，提高铸锭炉内部隔热层保温效果和硅锭四周温度，减慢硅锭在结晶阶段四周的结晶速度，从而使硅液四周边缘位置的杂质能更好的分凝到硅液上表面，不影响硅锭切割硅片的有效长度，最终提高硅锭的合格率。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种铸造大重量硅锭的硅锭炉，包括石英坩埚、加热器、隔热挡板、散热窗口、隔热层、石墨护板和石墨底板，隔热层内壁上覆盖有反射保护层。

利用反射保护层的反射作用，提高铸锭炉内部隔热层保温效果和硅锭四周温度，通过内侧面温度的提升来减慢硅锭在结晶阶段四周的结晶速度，使硅液在结晶过程中的边缘微 “凹”固液面形状转变为边缘微 “凸”的固液面形状，从而使硅液四周边缘位置的杂质能更好的分凝到硅液上表面，不影响硅锭切割硅片的有效长度，最终提高硅锭的合格率。

优选的，还包括散热台，散热台位于石墨底板下部。因为铸锭炉热场的变化，需要调整石英坩埚的高度适应整个热场的变化，因此本实用新型的铸锭炉去掉了增高台，散热台上部直接放置石墨底板。

优选的，反射保护层为光面石墨纸。

优选的，反射保护层的厚度为3-5mm。

优选的，反射保护层底沿边缘高于坩埚底表面，石墨纸上沿低于加热器。要求石墨纸表面光滑，具有良好的反射效果。

优选的，石英坩埚的高度为540±5mm，坩埚高度由之前的420±5mm调整为540±5mm，用来承载600kg以上原生硅料。

优选的，石墨护板下部为栅栏状，包括多个栅条。改变石墨护板来提高硅锭四周温度，从而铸造大重量硅锭，减少硅锭边缘位置晶体缺陷对光伏电池电性能的影响。

优选的，栅条的宽度D为5-100mm。

优选的，多个栅条之间的间距L为5-100mm。

进一步优选的，栅条的高度H为100-350mm。

改进之后的多晶铸锭炉内热场由于温度梯度发生变化，需要调整配套的铸锭工艺才能实现提高产能和提高硅锭合格率的目的。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、利用反射保护层的反射作用，提高铸锭炉内部隔热层保温效果和硅锭四周温度，减慢硅锭在结晶阶段四周的结晶速度，从而使硅液四周边缘位置的杂质能更好的分凝到硅液上表面，不影响硅锭切割硅片的有效长度，最终提高硅锭的合格率。

2、坩埚高度由之前的420±5mm调整为540±5mm，用来承载600kg以上原生硅料，增大了坩埚的容量，提高了铸锭炉的产能。

3、通过改变石墨护板的结构，减少多晶硅锭结晶段石墨护板辐射强度，提高硅锭四周温度，从而铸造大重量硅锭，减少硅锭边缘位置晶体缺陷对光伏电池电性能的影响，进一步保证多晶硅锭的质量稳定。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中石墨护板的结构示意图。