專利名稱：一種保護坩堝的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能電池制作工藝技術領域，更具體地說，涉及一種保護坩堝。
背景技術：
通常制作太陽能電池的單晶硅是用高純度的多晶硅拉制而成的單晶硅棒。單晶硅的制法通常是用直拉法或懸浮區(qū)熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。該工藝是在單晶爐的石英坩堝中進行，在進行單晶硅鑄錠生產(chǎn)時，通常在所述石英坩堝外設置有一個保護坩堝，一般為石墨纟甘禍。在進行單晶硅鑄錠生產(chǎn)時，石英坩堝內(nèi)的硅料要經(jīng)過加熱、熔化、結晶等過程進而制備成純度很高的單晶硅。由于石英坩堝中要進行硅料的熔化和結晶，熔化后的硅料為液態(tài)的硅液，所以為了防止硅液溢流，石英坩堝是一個整體的結構。而保護坩堝是用于支撐并 保護其內(nèi)部的石英坩堝，并不直接與內(nèi)部的硅液接觸。為了便于保護坩堝的卸載及安裝，同時也為了便于其內(nèi)部的清理，現(xiàn)有的保護坩堝通常為兩瓣式保護堝或三瓣式保護坩堝，即所述保護坩堝是由兩個或是三個獨立的坩堝瓣構成。參考圖I和圖2，圖I為現(xiàn)有技術中一種常見的三瓣式保護坩堝的結構示意圖，圖I所示保護坩堝形狀與用于單晶硅鑄錠的石英坩堝形狀相匹配，是由三個坩堝瓣構成，圖I中未示出坩堝瓣之間的結合處。參考圖2，圖2為圖I中所述三瓣式保護坩堝的俯視圖。在垂直于所述保護坩堝中軸線的圓面內(nèi)，所述坩堝瓣的之間的交點及所述圓面的圓心之間的圓心角相同，均為120°，即所述保護坩堝是由三個相同的坩堝瓣構成的。在進行單晶硅鑄錠生產(chǎn)時，在石英坩堝外設置與所述石英坩堝形狀相匹配的保護坩堝，之后在所示石英坩堝內(nèi)裝填硅料。如使用三瓣式保護坩堝，所述坩堝瓣在石英坩堝及硅料的重力作用下，三個坩堝瓣彼此接觸構成一個完整的坩堝形狀，如圖I所示。類似的，而所述兩瓣式保護堝是由兩個坩堝瓣構成。通過上述描述可知，現(xiàn)有的石墨坩堝是由兩瓣或三瓣坩堝瓣組合而成。但是，在進行鑄錠生產(chǎn)時，保護坩堝側(cè)壁將會受到來至內(nèi)部石英坩堝施加的水平方向的膨脹力力，其底部還要受到石英坩堝及硅料的重力。參考圖3，圖3為現(xiàn)有三瓣式石墨坩堝中一個坩堝瓣在進行鑄錠生產(chǎn)時的受力分析示意圖，為便于說明，圖3中僅通過一條弧線來表示所述坩堝瓣。坩堝瓣的側(cè)壁在水平方向上受到一個膨脹力F1，坩堝瓣的底面受到石英坩堝及硅料的重力G。其中，F(xiàn)l和F2的合力F作用在坩堝瓣上的腰部，即側(cè)壁所在豎直面與底部曲面的交接處，如圖3中所示的R點。此時，如同在一個弧形杠桿上施加如圖3所示的兩個杠桿力Fl和F2。而由于現(xiàn)有的石墨坩堝是由等靜壓石墨材料制備而成的，伸縮性及延展性差，材質(zhì)較脆，不能很好的緩解、釋放所述杠桿力。故生產(chǎn)過程中，易導致坩堝瓣在R處產(chǎn)生裂縫，甚至是導致坩堝瓣在R處發(fā)生斷裂。因此，現(xiàn)有技術中的石墨坩堝易損壞，使用壽命短
實用新型內(nèi)容
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種保護坩堝，所述保護坩堝不易損壞，使用壽命長。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案一種保護坩堝，該坩堝包括坩堝側(cè)壁，所述坩堝側(cè)壁為一體成型結構；坩堝底部，所述坩堝底部為一體成型結構，所述坩堝側(cè)壁安裝于所述坩堝底部且二者可拆分；其中，所述坩堝底部與所述坩堝側(cè)壁連接部位為所述坩堝底部與豎直面的切點圍成的圓環(huán)，所述豎直面為與所述保護坩堝的中軸線平行的多個平面。優(yōu)選的，上述坩堝中，所述坩堝底部設置有與所述坩堝側(cè)壁形狀相匹配的裝載槽， 所述坩堝側(cè)壁安裝在所述裝載槽內(nèi)。優(yōu)選的，上述坩堝中，所述側(cè)壁為C/C結構的碳纖維坩堝側(cè)壁。優(yōu)選的，上述坩堝中，所述坩堝基底為C/C結構的碳纖維坩堝底部；或等靜壓石墨坩堝底部。從上述技術方案可以看出，本實用新型所提供的保護坩堝包括坩堝側(cè)壁，所述坩堝側(cè)壁為一體成型結構；坩堝底部，所述坩堝底部為一體成型結構，所述坩堝側(cè)壁安裝于所述坩堝底部且二者可拆分；其中，所述坩堝底部與所述坩堝側(cè)壁連接部位為所述坩堝底部與豎直面的切點圍成的圓環(huán)，所述豎直面為與所述保護坩堝的中軸線平行的多個平面。通過對本實用新型技術方案的描述可知，所述保護坩堝的底部和側(cè)壁是可拆分的結構，其底部和側(cè)壁的結合處是保護坩堝易產(chǎn)生裂縫或易發(fā)生斷裂的部位。由于所述保護坩堝存在述連接部位，在進行鑄錠生產(chǎn)時，所述坩堝側(cè)壁可以在豎直方向上移動，從而釋放作用在所述保護坩堝上的杠桿力，進而避免了所述杠桿力對保護坩堝的破壞。因此，所述保護坩堝不易損壞，使用壽命長。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術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實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有技術中常見的一種三瓣式保護坩堝的結構示意圖；圖2為圖I中所示三瓣式保護坩堝的俯視圖；圖3為圖I中所示三瓣式保護坩堝中一個坩堝瓣在進行鑄錠生產(chǎn)時的受力分析圖；圖4為本實用新型實施例所提供的一種保護坩堝的結構示意圖；圖5為圖4中所述保護坩堝的坩堝側(cè)壁的俯視圖；圖6為圖4中所述保護坩堝的坩堝側(cè)壁的沿坩堝中軸線的切面圖；圖7為圖4中所述保護坩堝的坩堝底部的沿坩堝中軸線的切面圖；圖8為為圖7中所示圓形區(qū)域的局部放大圖；[0028]圖9為圖4中所述坩堝底部的俯視圖。
具體實施方式
正如背景技術部分所述，現(xiàn)有的現(xiàn)有的石墨坩堝是由兩瓣或三瓣坩堝瓣組合而成。在進行鑄錠生產(chǎn)時，保護坩堝側(cè)壁將會受到來至內(nèi)部石英坩堝施加的水平方向的膨脹力力，其底部還要受到石英坩堝及硅料的重力。如圖3所示，坩堝瓣的側(cè)壁在水平方向上受到一個膨脹力F1，坩堝瓣的底面受到石英坩堝及硅料的重力G。此時，如同在一個弧形杠桿上施加如圖3所示的兩個杠桿力Fl和F2。同時，由于現(xiàn)有的石墨坩堝是由等靜壓石墨材料制備而成的，伸縮性及延展性差，材質(zhì)較脆，不能很好的緩解、釋放所述杠桿力。故生產(chǎn)過程中，易導致坩堝瓣在R處產(chǎn)生裂縫，甚至是導致坩堝瓣在R處發(fā)生斷裂。因此，現(xiàn)有的保護i甘禍易損壞，使用壽命短。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，將保護坩堝的側(cè)壁和底部設置成可拆分的兩部分，在進行鑄錠生產(chǎn)時，當保護坩堝受到所述杠桿力的作用時，所述坩堝側(cè)壁可以在豎直方向上移動，從而釋放作用在所述保護坩堝上的杠桿力，進而避免了所述杠桿力對保護坩堝的破壞。因此，所述保護坩堝不易損壞，使用壽命長?；谏鲜鲅芯康幕A上，本實用新型提供了一種保護坩堝，所述保護坩堝包括坩堝側(cè)壁，所述坩堝側(cè)壁為一體成型結構；坩堝底部，所述坩堝底部為一體成型結構，所述坩堝側(cè)壁安裝于所述坩堝底部且二者可拆分；其中，所述坩堝底部與所述坩堝側(cè)壁連接部位為所述坩堝底部與豎直面的切點圍成的圓環(huán)，所述豎直面為與所述保護坩堝的中軸線平行的多個平面。通過上述論述可知，由于所述保護坩堝存在述連接部位，在進行鑄錠生產(chǎn)時，所述坩堝側(cè)壁可以在豎直方向上移動，從而釋放作用在所述保護坩堝上的杠桿力，進而避免了所述杠桿力對保護坩堝的破壞。因此，所述保護坩堝不易損壞，使用壽命長。以上是本申請的核心思想，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型，但是本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本實用新型結合示意圖進行詳細描述，在詳述本實用新型實施例時，為便于說明，表示裝置結構示意圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本實用新型保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及高度的三維空間尺寸。參考圖4，圖4為本實用新型實施例所提供的一種保護坩堝的結構示意圖，所述保護坩堝包括坩堝側(cè)壁I，所述坩堝側(cè)壁I為一體成型結構；坩堝底部2，所述坩堝底部2為一體成型結構，所述坩堝側(cè)壁I安裝于所述坩堝底、部2，且二者可拆分；其中，所述坩堝底2與所述坩堝側(cè)壁I連接部位為所述坩堝底部2與豎直面的切點圍成的圓環(huán)，所述豎直面為與所述保護坩堝的中軸線平行的多個平面。具體的，所述坩堝側(cè)壁I和所述坩堝底部2的結合處是現(xiàn)有保護坩堝易損壞的腰部，所述坩堝側(cè)壁I和所述坩堝底部2是可拆分的，當進行鑄錠生產(chǎn)時，所述坩堝側(cè)壁I可通過所述連接處上下移動，從而釋放作用在所述保護坩堝上的杠桿力，進而避免了所述杠桿力對保護坩堝的破壞，延長保護坩堝的使用壽命。所述坩堝腰部是坩堝側(cè)壁I與坩堝底部2曲面的交接處，即背景技術中的R處圍成的圓環(huán)區(qū)域。參考圖5和圖6，所述坩堝側(cè)壁為圓筒結構，圖5為所述坩堝側(cè)壁的俯視圖，圖6為 所述坩堝側(cè)壁沿中軸線的切面圖，所述坩堝側(cè)壁為一體成型結構。所述坩堝側(cè)壁I和所述坩堝底部2形狀相匹配，所述坩堝底部的結構如圖7所示，所述坩堝底部2為一體成型結構，在坩堝底部2上設置有與坩堝側(cè)壁I形狀相匹配的裝載槽，所述坩堝側(cè)壁I可以通過設置在所述坩堝底部2上的裝載槽與所述坩堝底部2連接；所述裝載槽的底面為所述坩堝底部2與豎直面的切點圍成的圓環(huán)；所述裝載槽的橫向尺度與所述坩堝側(cè)壁I的厚度相同，所述坩堝側(cè)壁I可通過所述裝載槽實現(xiàn)與所述坩堝底部2的連接，組成一個完整的保護坩堝。參考圖8，圖8為圖7中所示圓形區(qū)域的局部放大圖，在所述坩堝底部2上設置有與所述坩堝側(cè)壁I形狀相匹配的裝載槽3，所述裝載槽3用于承載所述坩堝側(cè)壁I。參考圖9，圖9為圖4中所述坩堝底部的俯視圖，在坩堝底部上設置有裝載槽3，所述裝載槽的底面為一圓環(huán)，裝載槽的橫向?qū)挾扰c所述坩堝側(cè)壁I的厚度相同。在進行鑄錠生產(chǎn)時，將所述坩堝底部2放置在單晶爐的坩堝托盤上，石英坩堝放置在所述坩堝底部2上，然后將所述坩堝側(cè)壁I套在所述石英坩堝的側(cè)壁外，通過設置在所述坩堝底部2上的裝載槽與所述坩堝底部2鏈接在一起組成一個完整的保護坩堝，對其內(nèi)部的石英坩堝起到支撐保護的作用，之后在石英坩堝內(nèi)放置硅料進行單晶硅的鑄錠工藝。當完成鑄錠后，可將所述坩堝側(cè)壁I卸載，然后將石英坩堝取下，之后對所述坩堝側(cè)壁I和坩堝底部2進行清理?？梢姡霰Ｗo坩堝在進行鑄錠生產(chǎn)時，卸載及安裝操作簡單；而且也方便對所述坩堝側(cè)壁I和所述坩堝底部2的進行清理工作；同時，在進行鑄錠生產(chǎn)時，所述坩堝側(cè)壁I可以通過與所述坩堝底部2的連接處釋放作用在坩堝側(cè)壁I和坩堝底部2上的杠桿力。具體的，所述坩堝側(cè)壁I在所述坩堝底部2的裝載槽內(nèi)可以發(fā)生豎直方向上的移動，即通過坩堝側(cè)壁I向上移動與所述坩堝底部2分離以緩沖、釋放作用在保護坩堝腰部的杠桿力。所述保護坩堝在釋放所述杠桿力時，所述坩堝側(cè)壁和坩堝底部會分離，此時，坩堝側(cè)壁將受到水平的膨脹力，由于所述坩堝側(cè)壁I為一體結構，可采用高韌性的碳纖維材料制備所述坩堝側(cè)壁，通過其韌性克服所述膨脹力。優(yōu)選的，所述坩堝側(cè)壁I為C/C結構的碳纖維側(cè)壁，所述C/C碳纖維側(cè)壁材料具有耐高溫、高韌性等優(yōu)良特性，且比重較小。通過所述C/C碳纖維制備的坩堝側(cè)壁質(zhì)量輕，韌性好，便于安裝、卸載，能夠很好釋放受到的水平方向的膨脹力。當所述坩堝側(cè)壁通過向上豎直移動去克服作用在保護坩堝腰部的杠桿力時，由于所述坩堝側(cè)壁和坩堝底部分離，此時所述坩堝底部主要受到豎直向下的一個力，坩堝托盤的支撐力與所述豎直向下的力相互抵消。優(yōu)選的，所述坩堝底部采用耐高溫、高強度的等靜壓石墨坩堝底部，同時也可采用C/C結構的碳纖維坩堝底部，上述兩種材料的坩堝底部能夠長期承受較大的壓力(石英坩堝及硅料的重力)而不損壞，使用壽命長?，F(xiàn)有的保護坩堝在石英坩堝意外損壞發(fā)生硅液溢流時，溢流硅夜將直接從坩堝瓣的結合處流出，而本實施例所述保護坩堝的坩堝底部為一體結構，在發(fā)生硅夜溢流時，所述保護坩堝底部可盛放一定量的硅夜，溢流硅夜需要從坩堝側(cè)壁和坩堝底部的連接處溢流而出，相對于現(xiàn)有的保護坩堝，延長了硅夜流出坩堝的時間，進而為處理硅夜溢流問題提供了相對充足的時間，生產(chǎn)的安全性更高。 通過上述描述可知，本實施例所述的保護坩堝由分離的坩堝側(cè)壁和坩堝底部構成，可通過所述坩堝側(cè)壁和坩堝底部的連接處釋放坩堝腰部受到的杠桿力的作用，避免坩堝在所述杠桿力的作用下發(fā)生損壞，延長了保護坩堝的使用壽命。對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求1.ー種保護坩堝，其特征在于，包括 坩堝側(cè)壁，所述坩堝側(cè)壁為一體成型結構； 坩堝底部，所述坩堝底部為一體成型結構，所述坩堝側(cè)壁安裝于所述坩堝底部且二者可拆分； 其中，所述坩堝底部與所述坩堝側(cè)壁連接部位為所述坩堝底部與豎直面的切點圍成的圓環(huán)，所述豎直面為與所述保護坩堝的中軸線平行的多個平面。
2.根據(jù)權利要求I所述的坩堝，其特征在干， 所述坩堝底部設置有與所述坩堝側(cè)壁形狀相匹配的裝載槽，所述坩堝側(cè)壁安裝在所述裝載槽內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求I所述的坩堝，其特征在于，所述側(cè)壁為C/C結構的碳纖維坩堝側(cè)壁。
4.根據(jù)權利要求I所述的坩堝，其特征在于，所述坩堝基底為 C/C結構的碳纖維坩堝底部； 或等靜壓石墨坩堝底部。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種保護坩堝，包括坩堝側(cè)壁，所述坩堝側(cè)壁為一體成型結構；坩堝底部，所述坩堝底部為一體成型結構，所述坩堝側(cè)壁安裝于所述坩堝底部且二者可拆分；其中，所述坩堝底部與所述坩堝側(cè)壁連接部位為所述坩堝底部與豎直面的切點圍成的圓環(huán)，所述豎直面為與所述保護坩堝的中軸線平行的多個平面。所述保護坩堝的底部和側(cè)壁是可拆分的結構，其底部和側(cè)壁的結合處是保護坩堝易產(chǎn)生裂縫或易發(fā)生斷裂的部位。由于所述保護坩堝存在述連接部位，在進行鑄錠生產(chǎn)時，所述坩堝側(cè)壁可以在豎直方向上移動，從而釋放作用在所述保護坩堝上的杠桿力，進而避免了所述杠桿力對保護坩堝的破壞。因此，所述保護坩堝不易損壞，使用壽命長。
文檔編號C30B13/14GK202415735SQ20112057491
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者王攀, 靳啟忠 申請人:英利能源(中國)有限公司