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    鑄錠爐及控制類單晶鑄造過程中籽晶保留高度的方法技術

    技術編號:9691634 閱讀:150 留言:0更新日期:2014-02-20 10:33
    本發明專利技術公開了一種鑄錠爐及控制類單晶鑄造過程中籽晶保留高度的方法。其中,該鑄錠爐包括:部隔熱層;底部隔熱層,呈環狀,環狀的內環位置設置有百葉窗,底部隔熱層與側部隔熱層共同圍成一個腔體;坩堝,設置在腔體內;隔熱擋板,設置在底部隔熱層與側部隔熱層相接處,且朝向腔體的中心延伸,頂部測溫點,設置在側部隔熱層與坩堝之間,且位于腔體的頂部,隔熱擋板的位置是可調整的,以調整鑄錠爐內熱場的高溫區和低溫區的空間分布。通過調整鑄錠爐熱場內的隔熱擋板位置,調整了高溫區和低溫區的空間分布,在類單晶鑄造過程中,實現有效的控制坩堝底部籽晶熔化速度和剩余高度,從而保證類單晶鑄造過程中的籽晶剩余量,提高類單晶的鑄造成功率。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及類單晶硅制造領域,具體而言,涉及一種。
    技術介紹
    目前,光伏行業發展迅速,類單晶作為多晶鑄錠的替代品在光伏電池光電轉換效率方面存在很大優勢,成為目前光伏行業的熱門產品。其中,晶粒是指結晶物質在生長過程中,由于受到外界空間的限制,未能發育成具有規則形態的晶體,而只是結晶成顆粒狀,即晶向一致的單體,稱晶粒。類單晶,又稱準單晶,通過鑄錠的方式形成晶硅材料,在一定尺寸的硅片上表現為同一晶向的晶粒面積大于硅片總面積的50%,通過鑄錠技術形成類單晶,其晶硅質量接近直拉單晶硅,簡單的說,這種技術就是使用多晶鑄錠爐生產單晶硅。籽晶是指類單晶鑄錠中,用于鋪設在坩堝底部,熔化后期保證籽晶不完全熔化,硅液在籽晶基礎上逐步結晶生長,形成類單晶硅錠。目前所有鑄錠爐制造廠家相繼推出適應于鑄造類單晶硅錠的新型鑄錠爐。以精功500N型鑄錠爐為例,如圖1所示,包括:散熱臺10,石墨材質,具有良好的熱傳導性,用于承載硅料、裝載硅料的石英坩堝以及石墨側面護板20和石墨底板30,硅液結晶時通過散熱臺10將熱量輻射到底部的水冷銅盤上;百葉窗40,位于散熱臺10底部,共四片百葉,由隔熱材料組成,每片百葉都可以向下旋轉90°C,在百葉窗打開過程中,散熱臺10熱量通過百葉窗40窗口將熱量輻射到底部水冷銅盤上,保證坩堝50內的熔融硅料在結晶過程中能夠將熱量散發出去;側部隔熱層60,鋼架結構,框架內由多塊石墨硬氈材質保溫板拼接組裝,用于熱場內保溫;隔熱擋板70,位于熱場內部,由一圈保溫硬氈構成,通過提升吊桿可以升降;加熱器80,設置坩堝50的上方,底部隔熱層90,設置在隔熱擋板70的下方,以及頂部測溫點51和底部測溫點52。其熱場就是完全為鑄造類單晶所設計。將傳統熱場內的頂部、側部共同加熱的加熱方式變為只有頂部加熱器80提供熱量的單面加熱模式,在硅液結晶階段熱場中心位置正下方散熱窗口(百葉窗40)打開,同頂部的加熱器80相對應,在娃液內形成完全豎直方向的溫度梯度,保證硅液結晶過程中固液面(硅液結晶過程中固體和液體的分界面,固液面溫度決定硅液結晶方向)成平面結構,利于類單晶的結晶生長。同時,精功500N型鑄錠爐熱場內部添加一圈隔熱擋板70,隔熱擋板70通過頂部的吊桿帶動而可以上下運動,將熱場從內部隔離成兩區域,頂部的高溫區和底部的低溫區,用于微調在結晶過程中的固液面邊緣位置的曲幅度。類單晶鑄造過程中,其核心技術點集中在硅料熔化后期保證籽晶不完全熔化,從而為硅液的結晶提供基礎面,使硅液沿籽晶原子排列方向進行結晶生長。如圖2所示,籽晶面100鋪設在坩堝50底面,籽晶面100有多個晶向單一方向一致的小單晶塊組成。目前各類單晶生產廠家為降低類單晶成本,籽晶厚度一再縮小,其厚度已經有初期的40mm縮小為20mm左右,這樣就給保證類單晶鑄錠的成功率造成很大困難。拿精功500N型鑄錠爐來說,熱場內存在三個熱場變量,三個變量為頂部加熱器功率、底部散熱窗口大小、擋板的高度,所以在控制硅錠熔化過程中三個變量調整達到良好的配合保證籽晶剩余存在很大的困難。目前,精功500N鑄造類單晶硅錠,430kg類單晶,熔化段工藝如表1所示:表1本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種鑄錠爐,包括:側部隔熱層(60);底部隔熱層(90),呈環狀,所述環狀的內環位置設置有百葉窗(40),所述底部隔熱層(90)與所述側部隔熱層(60)共同圍成一個腔體;坩堝(50),設置在所述腔體內;隔熱擋板(70),設置在所述底部隔熱層(90)與所述側部隔熱層(60)相接處,且朝向所述腔體的中心延伸,頂部測溫點(51),設置在所述側部隔熱層(60)與所述坩堝(50)之間,且位于所述腔體的頂部的1/4~1/5處,其特征在于,所述隔熱擋板(70)的位置是可調整的,以調整所述鑄錠爐內熱場的高溫區和低溫區的空間分布。

    【技術特征摘要】
    1.一種鑄錠爐,包括: 側部隔熱層(60); 底部隔熱層(90),呈環狀,所述環狀的內環位置設置有百葉窗(40),所述底部隔熱層(90)與所述側部隔熱層(60)共同圍成一個腔體; 坩堝(50),設置在所述腔體內; 隔熱擋板(70),設置在所述底部隔熱層(90)與所述側部隔熱層(60)相接處,且朝向所述腔體的中心延伸, 頂部測溫點(51),設置在所述側部隔熱層(60)與所述坩堝(50)之間,且位于所述腔體的頂部的1/4~1/5處, 其特征在于,所述隔熱擋板(70)的位置是可調整的,以調整所述鑄錠爐內熱場的高溫區和低溫區的空間分布。2.一種控制類單晶鑄錠過程中籽晶保留高度的方法,其特征在于,包括采用如權利要求I所述的鑄錠爐進行類單晶的鑄錠,并通過調整鑄錠爐熱場內隔熱擋板(70)的位置調整高溫區和低溫區的空間分布。3.根據權利要求2所述的方法,其特征在于,包括以下步驟: 第一步:維持所述頂部測溫點(51)溫度為1135°C~1175°C,所述百葉窗(40)呈關閉狀態,所述隔熱擋板(70)的位置為原始位置,時間為60~120分鐘; 第二步,所述頂部測溫點(51)溫度升至1480°C~1510°C,所述百葉窗(40)呈關閉狀態,所述隔熱擋板(70)位置為原始位置,時間為180~300分鐘; 第三步,在30~60分鐘內,所述頂部測溫點(51)溫度升至1520°C~1550°C,所述隔熱擋板(70)位置上升3~7厘米; 第四步:維持所述第三步最終狀態不變270~330分鐘; 第五步:在30~60分鐘內,所述頂部測溫點(51)溫度降至1495~1505°C,所述隔熱擋板(70)的位置在所述第三步的基礎上再上升8~12厘米; 第六步:維持所述第五步最終狀態不變直至熔化段結束。4.根據權利要求3所述的方法,其特征在于,包括以下步驟...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:潘家明魏景拓
    申請(專利權)人:英利集團有限公司
    類型:發明
    國別省市:

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