本發(fā)明涉及晶體硅鑄造的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙通道式鑄錠爐氬氣的進(jìn)氣方法。

背景技術(shù)：

鑄造多晶硅是目前市場上主流的多晶硅生產(chǎn)方式之一，具有成本低、產(chǎn)出高等優(yōu)點。然而高密度的雜質(zhì)和晶體學(xué)缺陷是影響其太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的重要因素，因此，如何減少雜質(zhì)含量，生產(chǎn)出高品質(zhì)的鑄造多晶硅錠，降低太陽能電池的制造成本，提高電池效率是大家所共同關(guān)注的問題。雜質(zhì)的主要來源為周圍環(huán)境以及材料自身，減少雜質(zhì)的方式很多，可以通過熱場控制、材料替換等等方式，當(dāng)然，通過氬氣的吹掃，直接將雜質(zhì)吹離結(jié)晶區(qū)域，這是最為簡單直接的方式。

傳統(tǒng)的氬氣吹掃方式是爐頂直接通過一長直管充入氬氣，進(jìn)入到坩堝、護(hù)板、碳碳蓋板組成的鑄錠環(huán)境中，自頂而下進(jìn)行吹掃，隨后攜帶環(huán)境中的雜質(zhì)從側(cè)面的坩堝護(hù)板口出(以下稱單通道式進(jìn)氣方式)。此類結(jié)構(gòu)簡單，直接吹掃熔化的硅錠表面及周圍的雜質(zhì)，但是隨著硅錠的尺寸的增大，其弊端也逐漸顯現(xiàn)：首先隨著硅錠的增大，氬氣量有所增加，單通道式進(jìn)氣方式對中間區(qū)域的冷卻量過大，導(dǎo)致中間區(qū)域長晶效果不好；其次，隨著硅錠及坩堝的增大，尤其在錠高度較高的情況下，原結(jié)構(gòu)將造成環(huán)流不充分，甚至引起氣流弱區(qū)、死區(qū)。

有鑒于此，提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種雙通道式鑄錠爐氬氣進(jìn)氣方法，該方法消除了中間過冷及環(huán)流不充分的現(xiàn)象，改善了鑄錠爐的排雜效果，提高了鑄錠的質(zhì)量。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種雙通道式鑄錠爐氬氣進(jìn)氣方法，將氬氣進(jìn)氣分為兩路，其中的一路氬氣從爐頂通過一直管充入鑄錠環(huán)境中；另一路氬氣以一定的偏向角充入鑄錠環(huán)境中, 兩路氬氣攜帶的雜質(zhì)從護(hù)板側(cè)面排出。

所述的氬氣在雙通道式鑄錠爐氬氣進(jìn)氣裝置內(nèi)進(jìn)氣，所述的雙通道式鑄錠爐氬氣進(jìn)氣裝置包括鑄錠環(huán)境，所述的鑄錠環(huán)境上方接通有氬氣進(jìn)氣通道一和氬氣進(jìn)氣通道二，所述的氬氣進(jìn)氣通道一和氬氣進(jìn)氣通道二并列設(shè)置，所述的氬氣進(jìn)氣通道一設(shè)有一偏向角。

所述的鑄錠環(huán)境由坩堝、護(hù)板和碳碳蓋板包圍而成。

所述的偏向角為可調(diào)角度的偏向角。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的雙通道式鑄錠爐氬氣進(jìn)氣方法，將氬氣進(jìn)氣分成兩路，其中一路沿用原先的長直管直通路線，另一路則形成一定的偏向角進(jìn)入鑄錠爐內(nèi)，避免了直吹硅錠中心，改善了隨著硅錠增大導(dǎo)致的環(huán)流不充分現(xiàn)象，并消除了因為氬氣過量導(dǎo)致中心過冷的情況，利于排除雜質(zhì)。

附圖說明

圖1為實施例的雙通道式鑄錠爐氬氣進(jìn)氣裝置；

其中，1為氬氣進(jìn)氣通道一、2為氬氣進(jìn)氣通道二、3為碳碳蓋板、4為護(hù)板、5為鑄錠環(huán)境、6為偏向角；

圖2為實施例的氣流圖；

圖3為對比例的氬氣進(jìn)氣裝置；

其中，7為單直管；

圖4-6為對比例單通道方式下不同坩堝尺寸的氣流情況，其中圖4為G6規(guī)格、圖5為G7規(guī)格、圖6為G8規(guī)格；

圖7為對比例中的氣流圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

實施例

如圖1所示，本發(fā)明雙通道式鑄錠爐氬氣進(jìn)氣方法，將氬氣進(jìn)氣分為兩路，其中的一路氬氣從爐頂通過一直管充入鑄錠環(huán)境中，該路氬氣攜帶的雜質(zhì)從護(hù)板側(cè)面排出；另一路氬氣以一定的偏向角充入鑄錠環(huán)境中，兩路氬氣攜帶的雜質(zhì)從護(hù)板側(cè)面排出。

本發(fā)明的氬氣在雙通道式鑄錠爐氬氣進(jìn)氣裝置內(nèi)進(jìn)氣，雙通道式鑄錠爐氬氣進(jìn)氣裝置包括鑄錠環(huán)境5，鑄錠環(huán)境5由坩堝、護(hù)板4和碳碳蓋板3包圍而成，鑄錠環(huán)境5上方接通有氬氣進(jìn)氣通道一1和氬氣進(jìn)氣通道二2，氬氣進(jìn)氣通道一1和氬氣進(jìn)氣通道二2并列設(shè)置，氬氣進(jìn)氣通道一1設(shè)有一偏向角6，偏向角6為可調(diào)角度的偏向角，偏向角6的角度根據(jù)硅錠的尺寸進(jìn)行調(diào)整，偏向角6的變化會導(dǎo)致環(huán)流的變化。

對比例

如圖3所示，本對比例中采用傳統(tǒng)型氬氣排雜方式，即一根單直管7直通坩堝、護(hù)板4以及碳碳蓋板3組成的鑄錠環(huán)境5內(nèi)，隨后攜帶鑄錠環(huán)境5中的雜質(zhì)從側(cè)面的坩堝護(hù)板4口出。

性能分析

為了證明該結(jié)構(gòu)是否可行，我們利用了計算機(jī)模擬結(jié)果進(jìn)行分析， 具體如下：

1、如圖4-7所示，我們通過計算機(jī)模擬，可以看到對比例的排雜方式，在硅錠不大的情況下，可以形成整體的環(huán)流，但是隨著硅錠的增大，會在硅錠中心偏外區(qū)域形成一弱區(qū)，無法實現(xiàn)整體環(huán)流，形成了流動弱區(qū)，而該弱區(qū)的存在，容易造成該范圍內(nèi)的雜質(zhì)排出的難度，導(dǎo)致雜質(zhì)無法順利排出，從而殘留在鑄錠環(huán)境中，最后在硅錠表面上形成雜質(zhì)圈，并且該種現(xiàn)象會隨著硅錠的增大愈發(fā)嚴(yán)重。另外，隨著氬氣用量的增大，直接吹向硅錠中間區(qū)域的氬氣量也會隨著增大，大量的冷氣源容易造成中間區(qū)域過冷，形成尖狀突起籽晶，一則造成硅錠外觀不好看，更重要是影響硅錠的質(zhì)量。

2、本發(fā)明中，其中一路氬氣沿襲了單通道型方式，直接從爐頂向硅錠中心吹掃，隨后攜帶雜質(zhì)從坩堝護(hù)板4側(cè)排出；另外還分流了一路氬氣，該路氬氣從爐頂進(jìn)入后以一定偏向角6方式進(jìn)入爐內(nèi)，以改善硅錠增大帶來的諸多弊端。如圖2所示，多了一路側(cè)向吹掃路徑后，明顯改善了對比例中的環(huán)流，環(huán)流不充分的現(xiàn)象減弱了，環(huán)流弱區(qū)逐步消失，取而代之是爐內(nèi)區(qū)域的大范圍環(huán)流，跟小尺寸鑄造硅錠的環(huán)流類似。另外，在觀察出口處氣流排出趨勢時，實施例明顯要優(yōu)于對比例單通道形式，水平向的運動得以加強(qiáng)，上下層的交換區(qū)間變小，更利于出口處的雜質(zhì)向外排出。實施例一方面增強(qiáng)了區(qū)域內(nèi)的整體環(huán)流，另一方面也建立了更利于氣流排出的形式。隨著硅錠尺寸增大，氬氣用量增大，偏向角度的變化，環(huán)流會有所變化，具體需要根據(jù)硅錠的尺寸變化進(jìn)行調(diào)整，偏向角度的存在，總體上改善了環(huán)流形勢，減弱了環(huán)流弱區(qū)。而針對原先氬氣直沖硅錠中心的情況，在本發(fā)明中得到明顯的改善，由于另一路氬氣的分流，分流了一部分直接向硅錠中心沖擊的氬氣，減弱了直沖硅錠中心的氣流，從而避免了中心過冷的現(xiàn)象。

本發(fā)明的雙通道式鑄錠爐氬氣進(jìn)氣方法，通過計算機(jī)模擬驗證，相比單通道式氬氣進(jìn)氣方式，本發(fā)明有利于改善環(huán)流不充分以及中心過冷情況，更利于雜質(zhì)的排除，提高鑄錠的質(zhì)量。

上述實施例僅用于解釋說明本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，而非對本發(fā)明權(quán)利保護(hù)的限定，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。