本實(shí)用新型屬于多晶硅生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，尤其涉及一種改進(jìn)型多晶硅鑄錠爐。

背景技術(shù)：

多晶硅鑄錠爐內(nèi)中心區(qū)域主要由石英坩堝、石墨套、坩堝平臺(tái)組成，其通過特定的溫度梯度，使硅料定向生長為高純大顆粒柱狀晶。由于熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)不完善引起隨機(jī)晶向晶界位錯(cuò)夾雜物及氧化物等缺陷并成為少數(shù)載流子的復(fù)合中心，減少了光生載流子的壽命，使得多晶硅太陽電池效率較低。傳統(tǒng)多晶硅鑄錠爐底部散熱均勻，使得硅熔體中心處的等溫線稀疏，溫度梯度小，中心處的溫度變化比邊緣處緩慢，由此產(chǎn)生結(jié)晶界面明顯上凸，過大的曲率界面，易于在硅錠中形成很高的熱應(yīng)力，導(dǎo)致硅錠開裂，進(jìn)而影響切片率。

為了探究場(chǎng)熱結(jié)構(gòu)對(duì)多晶硅鑄錠的影響，很多企業(yè)做了大量的研究，比如有的企業(yè)企圖通過改變石英坩堝、石墨板厚度等幾何參數(shù)來達(dá)到控制硅錠質(zhì)量目的，有的企業(yè)企圖通過噴射冷卻氬氣、移動(dòng)隔熱環(huán)改進(jìn)爐體內(nèi)的熱場(chǎng)分布來控制晶體生長環(huán)境等等，但這些研究成效不明顯，所以基本沒有轉(zhuǎn)換成研發(fā)成果投入市場(chǎng)使用?？傃灾瑐鹘y(tǒng)多晶硅鑄錠爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)不完善，硅錠質(zhì)量無法得到保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種改進(jìn)型多晶硅鑄錠爐。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種改進(jìn)型多晶硅鑄錠爐，其包括爐體、設(shè)置在爐體上的抽氣孔、設(shè)置在所述爐體內(nèi)的帶有升降桿的保溫隔熱籠，所述保溫隔熱籠內(nèi)設(shè)置有坩堝、帶有尾氣排放孔的坩堝護(hù)板、石墨底板、石墨蓋板、側(cè)部加熱器、頂部加熱器以及進(jìn)氣管，所述石墨底板放置在熱交換平臺(tái)上，所述坩堝放置在所述石墨底板上，所述坩堝護(hù)板設(shè)置在坩堝外側(cè)，所述側(cè)部加熱器設(shè)置在所述坩堝護(hù)板外側(cè)，所述石墨蓋板設(shè)置在所述坩堝上方，所述頂部加熱器設(shè)置在石墨蓋板上方，所述坩堝的底部呈波浪型，即其底部設(shè)有若干截面呈弧形狀的條型凹槽，且相鄰條形凹槽無間距依次等齊排列；所述熱交換平臺(tái)底部中間位置處設(shè)有截面呈三角形狀的三角槽體，所述三角槽體兩底角邊緣相隔間距與所述坩堝底部寬度等寬，所述三角槽體的長度與所述條形凹槽的長度等長，所述熱交換平臺(tái)經(jīng)石墨立柱固定在所述爐體底部。

優(yōu)選地，所述條形凹槽的長度與所述坩堝的長度等長。

優(yōu)選地，所述條形凹槽的凹槽深度為0.8-1.2mm，凹槽直徑為1.2-2mm。

優(yōu)選地，所述坩堝與坩堝護(hù)板之間設(shè)有碳?xì)帧?/p>

優(yōu)選地，所述坩堝是熔融石英坩堝。

優(yōu)選地，所述三角槽體的高度為熱交換平臺(tái)高度的1/4-1/2。

優(yōu)選地，所述爐體底部安裝有溢流毯，所述溢流毯為四層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為針織陶瓷纖維毯層、針織陶瓷纖維毯層、陶瓷纖維毯層、碳?xì)謱?，所述針織陶瓷纖維層的厚度的為10mm、針織陶瓷纖維毯層的厚度為10mm、陶瓷纖維毯層的厚度為25mm、碳?xì)謱拥暮穸葹?0mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型在多晶硅鑄錠中心區(qū)域采用條形凹槽狀坩堝和三角槽體熱交換平臺(tái)組合結(jié)構(gòu)模式，硅熔體結(jié)晶界面相對(duì)平坦，等溫線平坦、均勻，內(nèi)部等溫線密集，軸向溫度梯度增加，坩堝底部冷卻能力增強(qiáng)，使得多晶硅柱狀晶垂直于結(jié)晶界面生長；硅熔體對(duì)流強(qiáng)度增大，溶質(zhì)邊界層厚度減小，溶質(zhì)會(huì)隨著強(qiáng)對(duì)流分布到遠(yuǎn)端的液體區(qū)域，使溶質(zhì)分布區(qū)域變大、變均勻，溶質(zhì)分布區(qū)域變大、溶質(zhì)邊界層厚度變小，有利于阻礙結(jié)晶界面前沿發(fā)生組分過冷，進(jìn)一步抑制結(jié)晶界面細(xì)晶的產(chǎn)生，從而得到大晶粒多晶硅，硅錠質(zhì)量大幅度提高，為企業(yè)帶來可觀經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；本實(shí)用新型改進(jìn)成本低，實(shí)現(xiàn)容易，實(shí)用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用硅錠制造商。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型內(nèi)部部分結(jié)構(gòu)放大圖；

圖3是本實(shí)用新型坩堝底部俯視圖。

圖中：1.爐體；2.抽氣孔；3.升降桿；4.保溫隔熱籠；5.坩堝；6.尾氣排放孔；7.坩堝護(hù)板；8.石墨底板；9.石墨蓋板；10.側(cè)部加熱器；11.頂部加熱器；12.進(jìn)氣管；13.熱交換平臺(tái)；14.條形凹槽；15.三角槽體；16.石墨立柱；17.溢流毯。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明：

一種改進(jìn)型多晶硅鑄錠爐，其包括爐體1、設(shè)置在爐體1上的抽氣孔2、設(shè)置在所述爐體1內(nèi)的帶有升降桿3的保溫隔熱籠4，所述保溫隔熱籠4內(nèi)設(shè)置有坩堝5、帶有尾氣排放孔6的坩堝護(hù)板7、石墨底板8、石墨蓋板9、側(cè)部加熱器10、頂部加熱器11以及進(jìn)氣管12，所述石墨底板8放置在熱交換平臺(tái)13上，所述坩堝5放置在所述石墨底板8上，所述坩堝護(hù)板7設(shè)置在坩堝5外側(cè)，所述側(cè)部加熱器10設(shè)置在所述坩堝護(hù)板7外側(cè)，所述石墨蓋板9設(shè)置在所述坩堝5上方，所述頂部加熱器11設(shè)置在石墨蓋板9上方，所述坩堝5的底部呈波浪型，即其底部設(shè)有若干截面呈弧形狀的條型凹槽14，且相鄰條形凹槽14無間距依次等齊排列；所述熱交換平臺(tái)13底部中間位置處設(shè)有截面呈三角形狀的三角槽體15，所述三角槽體15兩底角邊緣相隔間距與所述坩堝5底部寬度等寬，所述三角槽體15的長度與所述條形凹槽14的長度等長，所述熱交換平臺(tái)13經(jīng)石墨立柱16固定在所述爐體1底部。

優(yōu)選地，所述條形凹槽14的長度與所述坩堝5的長度等長。

優(yōu)選地，所述條形凹槽14的凹槽深度為0.8-1.2mm，凹槽直徑為1.2-2mm。

優(yōu)選地，所述坩堝5與坩堝護(hù)板7之間設(shè)有碳?xì)帧?/p>

優(yōu)選地，所述坩堝5是熔融石英坩堝。

優(yōu)選地，所述三角槽體15的高度為熱交換平臺(tái)13高度的1/4-1/2。

優(yōu)選地，所述爐體1底部安裝有溢流毯17，所述溢流毯17為四層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為針織陶瓷纖維毯層、針織陶瓷纖維毯層、陶瓷纖維毯層、碳?xì)謱?，所述針織陶瓷纖維層的厚度的為10mm、針織陶瓷纖維毯層的厚度為10mm、陶瓷纖維毯層的厚度為25mm、碳?xì)謱拥暮穸葹?0mm。

本實(shí)用新型坩堝5的底部呈波浪型，即其底部設(shè)有多個(gè)截面呈弧形狀的條型凹槽14，條型凹槽14鋪滿整個(gè)坩堝5底部，且相鄰條形凹槽14無間距依次等齊排列；位于所述坩堝5下方的熱交換平臺(tái)13底部中間位置處設(shè)有截面呈三角形狀的三角槽體15，所述三角槽體15兩底角邊緣相隔間距與所述坩堝5底部寬度等寬，所述三角槽體15的長度與所述條形凹槽14的長度等長。所述條形凹槽14的凹槽深度為0.8-1.2mm，凹槽直徑為1.2-2mm，所述三角槽體15的高度為熱交換平臺(tái)13高度的1/4-1/2。

在多晶硅定向凝固過程中，坩堝主要通過底部的熱交換臺(tái)進(jìn)行散熱，使硅熔體內(nèi)形成自上而下的垂直溫度梯度，這種溫度梯度驅(qū)動(dòng)著柱狀晶的生長。本實(shí)用新型采用條形凹槽狀坩堝和三角槽體熱交換平臺(tái)組合結(jié)構(gòu)，等溫線趨于平坦、均勻，內(nèi)部等溫線密集。這是因?yàn)檑釄宓撞坎ɡ税伎觾?nèi)硅熔體的導(dǎo)熱率高于周圍石英坩堝的導(dǎo)熱率，加強(qiáng)了坩堝底部的熱交換，硅熔體內(nèi)的中心溫度變化較快，溫度梯度增大。同時(shí)三角槽體熱交換平臺(tái)13從中心到邊緣厚度增加，中心處的散熱加快，二者的綜合作用加快了散熱效果。隨著溫度梯度增大，硅熔體內(nèi)部沿軸向方向熱流密度增大，高溫熔體隨著熱對(duì)流填充到低溫區(qū)域，因此引起等溫線下移，使得固液界面趨于平坦，熱交換能力增強(qiáng)。

本實(shí)用新型在多晶硅鑄錠中心區(qū)域采用條形凹槽狀坩堝和三角槽體熱交換平臺(tái)組合結(jié)構(gòu)模式，硅熔體結(jié)晶界面相對(duì)平坦，等溫線平坦、均勻，內(nèi)部等溫線密集，軸向溫度梯度增加，坩堝底部冷卻能力增強(qiáng)，使得多晶硅柱狀晶垂直于結(jié)晶界面生長；硅熔體對(duì)流強(qiáng)度正大，溶質(zhì)邊界層厚度減小，溶質(zhì)會(huì)隨著強(qiáng)對(duì)流分布到遠(yuǎn)端的液體區(qū)域，使溶質(zhì)分布區(qū)域變大、變均勻，溶質(zhì)分布區(qū)域變大、溶質(zhì)邊界層厚度變小，有利于阻礙結(jié)晶界面前沿發(fā)生組分過冷，進(jìn)一步抑制結(jié)晶界面細(xì)晶的產(chǎn)生，從而得到大晶粒多晶硅，硅錠質(zhì)量大幅度提高，為企業(yè)帶來可觀經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；本實(shí)用新型改進(jìn)成本低，實(shí)現(xiàn)容易，實(shí)用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用硅錠制造商。

綜上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，凡依本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。