一種多晶鑄錠爐及其定向凝固裝置、多晶鑄錠方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多晶鑄錠爐及其定向凝固裝置、多晶鑄錠方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅鑄錠由于生產(chǎn)成本較低、產(chǎn)量大，因而成為晶體硅太陽能電池的主流材料。但是多晶硅鑄錠中存在著晶界紊亂、位錯、夾雜物及氧化物等缺陷，這些缺陷成為少數(shù)載流子的復(fù)合中心，減少了光生載流子的壽命，使多晶硅太陽能電池效率低于單晶硅電池。為了提高多晶硅太陽能電池效率，可以在鑄錠爐中定向生長大晶?；驕蕟尉цT錠。定向凝固是制備多晶硅鑄錠的一種重要方法，具體為:在同一個坩禍內(nèi)熔煉和凝固，在坩禍外采取額外保溫或冷卻的手段，使內(nèi)部熱流單向傳遞，并使熔體在熱流方向上有一定的溫度梯度，從而獲得柱狀組織。目前的定向凝固方法主要有:(I)功率下降法，熔體外部加熱系統(tǒng)功率由上而下不斷變小，上部功率大，產(chǎn)熱多，溫度高，下部功率小，產(chǎn)熱少，溫度低，熱流就由上往下，并有一定溫度梯度，控制功率的大小可以調(diào)節(jié)溫度梯度的大小；(2)將凝固的熔體向下移出感應(yīng)區(qū)，從而獲得單向的溫度梯度；(3)提升隔熱籠，使熔體下部散熱，獲得單向的溫度梯度。
[0003]然而，上述三種方法均存在不足，其中，功率下降法的溫度場控制不連續(xù)，熱場從上到下為階梯性突變，不利于柱狀晶體生長；凝固熔體向下移動法會產(chǎn)生振動，對晶體生長造成不利影響；采用提升隔熱籠法時，晶體底部散熱不均勻，四邊散熱比中心散熱快，導(dǎo)致邊緣易生成新的晶核并生長成非柱狀晶體，使柱狀晶體生長受到抑制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種多晶鑄錠爐及其定向凝固裝置、以及多晶鑄錠方法，能夠保證溫度梯度的連續(xù)穩(wěn)定和柱狀晶體的生長質(zhì)量。
[0005]本發(fā)明提供的一種定向凝固裝置，包括第一保溫板、第二保溫板和旋轉(zhuǎn)部件；
[0006]所述第一保溫板和所述第二保溫板的形狀完全相同，且表面設(shè)置有多個同心圓環(huán)區(qū)域，每個所述同心圓環(huán)區(qū)域上等間隔地設(shè)置有多個大小相同的通孔區(qū)域，每個所述同心圓環(huán)區(qū)域上相鄰的兩個通孔區(qū)域之間的實體區(qū)域與所述通孔區(qū)域的形狀相同；
[0007]所述第一保溫板固定在石墨支持平臺的下部；
[0008]所述第二保溫板與所述旋轉(zhuǎn)部件固定連接，且所述第二保溫板的上表面緊鄰所述第一保溫板的下表面，且所述第二保溫板上的通孔區(qū)域相對于所述第一保溫板上的通孔區(qū)域可選擇的完全重合、部分重合或分離。
[0009]優(yōu)選的，在上述定向凝固裝置中，所述第一保溫板和所述第二保溫板上設(shè)置的同心圓環(huán)區(qū)域的數(shù)量為8個。
[0010]優(yōu)選的，在上述定向凝固裝置中，所述第一保溫板和所述第二保溫板的外輪廓為圓形。
[0011]優(yōu)選的，在上述定向凝固裝置中，所述第一保溫板利用石墨立柱進行固定。
[0012]優(yōu)選的，在上述定向凝固裝置中，所述第一保溫板和所述第二保溫板的材質(zhì)為石里年、O
[0013]優(yōu)選的，在上述定向凝固裝置中，所述旋轉(zhuǎn)部件包括旋轉(zhuǎn)電機和軸承。
[0014]本發(fā)明提供的一種多晶鑄錠爐，包括如上所述的任一種定向凝固裝置。
[0015]本發(fā)明提供的一種多晶鑄錠方法，利用如上所述的任一種多晶鑄錠爐，步驟包括:
[0016]旋轉(zhuǎn)所述第二保溫板，當所述第二保溫板的實體區(qū)域全部位于所述第一保溫板的通孔區(qū)域的下部時，進行硅料的熔化；
[0017]硅料熔化完畢后，旋轉(zhuǎn)所述第二保溫板，當所述第二保溫板的通孔區(qū)域部分或全部位于所述第一保溫板的通孔區(qū)域的下部時，進行晶體的定向生長。
[0018]通過上述描述，本發(fā)明提供的一種多晶鑄錠爐及其定向凝固裝置，由于能夠通過旋轉(zhuǎn)第二保溫板，實現(xiàn)第二保溫板與第一保溫板之間的通孔的相對位置，實現(xiàn)對通孔的面積的調(diào)整，從而能夠方便的實現(xiàn)多晶鑄錠的熔料過程的保溫以及保證定向凝固過程中的溫度梯度的均勻性，從而能夠保證溫度梯度的連續(xù)穩(wěn)定和柱狀晶體的生長質(zhì)量。本發(fā)明提供的一種定向凝固方法，由于采用具有上述定向凝固裝置的多晶鑄錠爐，因此能夠保證柱狀晶體的生長質(zhì)量。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本申請實施例提供的一種多晶鑄徒爐的不意圖；
[0021]圖2為本申請實施例中的第一保溫板的俯視圖；
[0022]圖3為本申請實施例中的第二保溫板的俯視圖；
[0023]圖4為第二保溫板上的通孔區(qū)域相對于第一保溫板上的通孔區(qū)域分離時的示意圖；
[0024]圖5為第二保溫板上的通孔區(qū)域相對于第一保溫板上的通孔區(qū)域完全重合時的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0026]本申請實施例提供的一種多晶鑄錠爐如圖1所示，圖1為本申請實施例提供的一種多晶鑄錠爐的示意圖。該多晶鑄錠爐包括定向凝固裝置，其中所述定向凝固裝置包括第一保溫板1、第二保溫板2和旋轉(zhuǎn)部件3，所述第一保溫板I固定在石墨支持平臺4的下部；所述第二保溫板2與所述旋轉(zhuǎn)部件3固定連接，且所述第二保溫板2的上表面緊鄰所述第一保溫板I的下表面。
[0027]其中，上述第一保溫板和第二保溫板的俯視圖分別如圖2和圖3所示，其中，圖2為本申請實施例中的第一保溫板的俯視圖，圖3為本申請實施例中的第二保溫板的俯視圖。其中，所述第一保溫板和所述第二保溫板的形狀完全相同，且表面設(shè)置有多個同心圓環(huán)區(qū)域，每個所述同心圓環(huán)區(qū)域上等間隔地設(shè)置有多個大小相同的通孔區(qū)域，每個所述同心圓環(huán)區(qū)域上相鄰的兩個通孔區(qū)域之間的實體區(qū)域與所述通孔區(qū)域的形狀相同。
[0028]需要說明的是，第一保溫板I與石墨支持平臺之間保持一定的距離，該距離可以選為I厘米。
[0029]以圖2為例，所述第一保溫板的表面設(shè)置有多個環(huán)形區(qū)域，優(yōu)選的，該實施例中的第一保溫板表面設(shè)置有8個同心圓環(huán)區(qū)域，以最外層的環(huán)形區(qū)域為例，該環(huán)形區(qū)域上等間隔地設(shè)置有多個大小相同的通孔區(qū)域11，且相鄰的兩個通孔區(qū)域11之間的實體區(qū)域12與所述通孔區(qū)域11的形狀相同。在該實施例中，第一保溫板的每個環(huán)形區(qū)域被八等分，其中包括4個通孔區(qū)域11和4個實體區(qū)域12，且所述通孔區(qū)域11和所述實體區(qū)域12間隔排列，從圖中還可以看出，每兩個相鄰的環(huán)形區(qū)域中，位于同一個扇形區(qū)域內(nèi)的通孔區(qū)域和實體區(qū)域也是間隔排列的，這樣就能保證在整個第一保溫板的表面，通孔區(qū)域盡可能的均勻分布，從而保證各處散熱的均勻程度更高。
[0030]以圖3為例，所述第二保溫板的表面設(shè)置有多個環(huán)形區(qū)域，優(yōu)選的，在該實施例中的第二保溫板表面設(shè)置有8個環(huán)形區(qū)域，以最外層的環(huán)形區(qū)域為例，該環(huán)形區(qū)域上等間隔地設(shè)置有多個大小相同的通孔區(qū)域21，且相鄰的兩個通孔區(qū)域21之間的實體區(qū)域22與所述通孔區(qū)域21的形狀相同。在該實施例中，第二保溫板的每個環(huán)形區(qū)域被八等分，其中包括4個通孔區(qū)域21和4個實體區(qū)域22，且所述通孔區(qū)域21和所述實體區(qū)域22間隔排列。
[0031]所述第二保溫板2上的通孔區(qū)域21相對于所述第一保溫板I上的通孔區(qū)域11可選擇的完全重合、部分重合或分離，具體情況如圖4和圖5所示，圖4為第二保溫板上