凝固坩堝的一部分。
[0179] 實施方案34.實施方案30至33中任一項所述的方法，還包括將所述強(qiáng)制空氣垂 直地提供到所述定向凝固坩堝的一部分。
[0180] 實施方案35.實施方案30至34中任一項所述的方法，還包括當(dāng)約80%的所述第 一硅定向凝固為所述第二硅時，基本上停止定向凝固所述第一硅，包括停止冷卻所述定向 凝固坩堝的一部分。
[0181] 實施方案36.實施方案30至35中任一項所述的方法，還包括利用對所述定向凝 固坩堝或模具的熱分布的控制，調(diào)節(jié)所述第一硅的結(jié)晶生長速率。
[0182] 實施方案37.實施方案36所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述結(jié)晶生長速率包括對冷卻所 述一部分的定向凝固坩堝進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0183] 實施方案38.用于定向凝固的設(shè)備，其包括：包括底部的定向凝固坩堝和冷卻平 臺。所述冷卻平臺包括第一表面，所述第一表面限定了孔，所述孔配置為接收所述定向凝固 坩堝的底部的一部分。所述定向凝固坩堝的底部包含碳化硅、石墨或其組合以及多個被配 置為散熱的紋理。所述冷卻平臺還包括在所述第一表面下方的冷卻管道入口，所述冷卻管 道入口配置為接收強(qiáng)制空氣；和冷卻管道，所述冷卻管道配置為將所述強(qiáng)制空氣湍流地提 供到所述定向凝固坩堝的底部的一部分。所述設(shè)備還包括頂部加熱器，所述頂部加熱器包 括加熱構(gòu)件，所述加熱構(gòu)件包括加熱元件或感應(yīng)加熱器，其中所述加熱元件包含碳化硅、二 硅化鉬、石墨或其組合。
[0184] 實施例
[0185] 實施例1
[0186] 將定向凝固坩堝放置在冷卻平臺上。將熔融硅傾倒入定向凝固坩堝中。將頂部加 熱器放置在坩堝上方。將加熱器設(shè)置在1450°C，持續(xù)14小時，然后關(guān)閉。六小時后，移走頂 部加熱器部分，使硅冷卻至室溫并進(jìn)行測量。結(jié)果示于圖7和圖8中。
[0187] 圖7顯示了凝固的硅的百分比關(guān)于時間的圖。
[0188] 圖8顯示了以厘米每小時計的結(jié)晶前沿的速度關(guān)于時間的圖。
[0189] 實施例2
[0190] 利用強(qiáng)制空氣接觸坩堝的底部來重復(fù)實施例1。進(jìn)行測量；結(jié)果示于圖9和圖10 中。
[0191] 圖9顯示了凝固的硅的百分比關(guān)于時間的圖。
[0192] 圖10為以厘米每小時計的結(jié)晶前沿的速度關(guān)于時間的圖。
[0193] 實施例3
[0194] 將熔融硅傾倒入定向凝固模具，并使其進(jìn)行多個加熱和冷卻循環(huán)。加熱和冷卻循 環(huán)總結(jié)于表1中。利用本文所述的冷卻平臺實施冷卻。利用本文所述的頂部加熱器實施加 熱。在六個分開的加熱和冷卻循環(huán)期間進(jìn)行測量。測量總結(jié)于圖11中。圖11顯示了溫度 (°c)相對于時間（分鐘）的圖。上圖為工藝溫度，下圖為在定向凝固坩堝的底部處測量的 溫度。該圖分為與表1中的循環(huán)數(shù)相對應(yīng)的六個部分。
[0195] 表1.加熱和冷卻循環(huán)條件
[0196]
【主權(quán)項】
1. 用于定向凝固的設(shè)備，其包括： 包括底部的定向凝固坩堝；和 冷卻平臺，其包括： 第一表面，所述第一表面限定了孔，所述孔配置為接收所述定向凝固坩堝的所述底部 的一部分； 冷卻管道，所述冷卻管道配置為將一部分的強(qiáng)制空氣提供到所述定向凝固坩堝的所述 底部的一部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述定向凝固坩堝的多個側(cè)壁包含熱面耐火材料。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述定向凝固坩堝的所述底部包含傳導(dǎo)性耐火 材料。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的設(shè)備，其中利用所述強(qiáng)制空氣，所述定向凝固坩堝 的所述底部的一部分以約10% /小時的速率散熱。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的設(shè)備，其中所述定向凝固坩堝的所述底部的至少 一部分包括配置為散熱的多個傳熱片。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述多個傳熱片的至少一部分沿著所述定向凝固坩 堝的所述底部向外延伸。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其中所述傳熱片包括扁鋼條。
8. 如權(quán)利要求5至7中任一項所述的設(shè)備，其中所述傳熱片包含不銹鋼。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項所述的設(shè)備，其中所述定向凝固坩堝的所述底部的至少 一部分包括配置為位于所述孔內(nèi)的凸面。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項所述的設(shè)備，其中所述孔基本上接收所述定向凝固坩堝 的所述底部的中央。
11. 如權(quán)利要求1至10中任一項所述的設(shè)備，其中所述孔配置為通過允許所述坩堝基 本水平地支撐在所述冷卻平臺上來接收所述定向凝固坩堝的所述底部的一部分。
12. 如權(quán)利要求1至11中任一項所述的設(shè)備，其中所述孔配置為接收所述底部的約 25 %的表面積。
13. 如權(quán)利要求1至12中任一項所述的設(shè)備，其中所述孔為圓形的。
14. 如權(quán)利要求1至12中任一項所述的設(shè)備，其中所述孔為矩形的。
15. 如權(quán)利要求1至14中任一項所述的設(shè)備，其中所述第一表面與第二表面分隔開以 限定所述冷卻管道的矩形橫截面。
16. 如權(quán)利要求1至15中任一項所述的設(shè)備，其中所述冷卻管道還包括第二表面，所述 第二表面配置為與所述第一表面一起限定噴嘴，其中所述噴嘴將所述一部分的強(qiáng)制空氣提 供到由所述孔接收的所述定向凝固坩堝的所述底部的一部分。
17. 如權(quán)利要求1至16中任一項所述的設(shè)備，其中所述冷卻管道配置為將所述一部分 的強(qiáng)制空氣基本垂直地提供到所述定向凝固坩堝的所述底部的一部分。
18. 如權(quán)利要求1至17中任一項所述的設(shè)備，其中所述冷卻管道包括冷卻管道入口，所 述冷卻管道入口配置為向所述冷卻管道提供所述強(qiáng)制空氣。
19. 如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述冷卻管道入口包括至少一個強(qiáng)制空氣入口， 所述強(qiáng)制空氣入口配置為接收來自風(fēng)扇的強(qiáng)制空氣。
20. 如權(quán)利要求1至19中任一項所述的設(shè)備，其中所述冷卻管道配置為以基本均勻的 方式將所述一部分的強(qiáng)制空氣提供到所述定向凝固坩堝的所述底部的一部分。
21. 如權(quán)利要求1至20中任一項所述的設(shè)備，其中提供到所述定向凝固坩堝的所述底 部的一部分的所述一部分的強(qiáng)制空氣是湍流的。
22. 如權(quán)利要求1至21中任一項所述的設(shè)備，其中提供到所述定向凝固坩堝的所述底 部的一部分的所述一部分的強(qiáng)制空氣的速度為至少約16米/秒（m/s)。
23. 如權(quán)利要求1至21中任一項所述的設(shè)備，其中提供到所述定向凝固坩堝的所述底 部的一部分的所述一部分的強(qiáng)制空氣的體積速度為至少約5000立方英尺/分鐘。
24. 如權(quán)利要求18至23中任一項所述的設(shè)備，其中由所述冷卻管道入口接收的所述強(qiáng) 制空氣大約在環(huán)境溫度下。
25. 如權(quán)利要求1至24中任一項所述的設(shè)備，其還包括頂部加熱器，所述頂部加熱器包 括至少一個加熱構(gòu)件，所述加熱構(gòu)件包括加熱元件或感應(yīng)加熱器。
26. 如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述頂部加熱器還包括隔熱體，所述隔熱體包括 隔熱磚、耐火物、耐火物的混合物、隔熱板、陶瓷紙、高溫毛或其混合物。
27. 如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中所述頂部加熱器還包括外套，其中所述隔熱體至 少部分地設(shè)置在所述加熱元件和所述頂部加熱器外套之間。
28. 如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中所述頂部加熱器外套包含不銹鋼。
29. 如權(quán)利要求1至28中任一項所述的設(shè)備，其中所述定向凝固坩堝還包括外套，其中 所述外套限定了接收所述一部分的強(qiáng)制空氣的所述定向凝固坩堝的所述底部的一部分。
30. 用于定向凝固的方法，其包括： 提供或接收第一硅； 提供或接收包括底部的定向凝固坩堝； 提供或接收冷卻平臺，所述冷卻平臺包括： 第一表面，所述第一表面限定了孔，所述孔配置為接收所述定向凝固坩堝的所述底部 的一部分； 冷卻管道，所述冷卻管道配置為將強(qiáng)制空氣提供到所述定向凝固坩堝的所述底部的一 部分； 利用所述強(qiáng)制空氣冷卻所述定向凝固坩堝的一部分；和 在所述定向凝固坩堝中定向凝固所述第一硅以提供第二硅。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其還包括將加熱器放置在所述定向凝固坩堝的上方， 包括將選自加熱元件和感應(yīng)加熱器的加熱構(gòu)件放置在所述定向凝固坩堝的上方。
32. 如權(quán)利要求30或31所述的方法，其中所述接收包括接收來自風(fēng)扇的所述強(qiáng)制空 氣。
33. 如權(quán)利要求30至32中任一項所述的方法，還包括以湍流形式將所述強(qiáng)制空氣提供 到所述定向凝固坩堝的一部分。
34. 如權(quán)利要求30至33中任一項所述的方法，還包括將所述強(qiáng)制空氣垂直地提供到所 述定向凝固坩堝的一部分。
35. 如權(quán)利要求30至34中任一項所述的方法，還包括當(dāng)約80%的所述第一娃定向凝 固為所述第二硅時，基本上停止定向凝固所述第一硅，包括停止冷卻所述定向凝固坩堝的 一部分。
36. 如權(quán)利要求30至35中任一項所述的方法，還包括利用對所述定向凝固坩堝或模具 的熱分布的控制，調(diào)節(jié)所述第一硅的結(jié)晶生長速率。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述結(jié)晶生長速率包括對冷卻所述定向凝固 坩堝的一部分進(jìn)行調(diào)節(jié)。
38. 用于定向凝固的設(shè)備，其包括： 包括底部的定向凝固坩堝； 冷卻平臺，所述冷卻平臺包括： 第一表面，所述第一表面限定了孔，所述孔配置為接收所述定向凝固坩堝的所述底部 的一部分，其中所述定向凝固坩堝的所述底部包含： 碳化硅、石墨或其組合；和 配置為散熱的多個紋理； 在所述第一表面下方的冷卻管道入口，所述冷卻管道入口配置為接收強(qiáng)制空氣；和 冷卻管道，所述冷卻管道配置為將所述強(qiáng)制空氣湍流地提供到所述定向凝固坩堝的所 述底部的一部分；和 頂部加熱器，所述頂部加熱器包括 加熱構(gòu)件，所述加熱構(gòu)件包括加熱元件或感應(yīng)加熱器，其中所述加熱元件包含碳化娃、 二硅化鉬、石墨或其組合。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于定向凝固硅的設(shè)備和方法。該設(shè)備可以使用冷卻平臺來冷卻定向凝固坩堝的底部的一部分。本發(fā)明的設(shè)備和方法可以用于制造在太陽能電池中使用的硅晶體。
【IPC分類】C30B28-06, C30B11-00, C30B29-06, B22D27-04, C30B35-00
【公開號】CN104583466
【申請?zhí)枴緾N201380044144
【發(fā)明人】阿布達(dá)拉·奴里
【申請人】希利柯爾材料股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年6月25日
【公告號】EP2864530A1, WO2014004481A1, WO2014004481A9