專利名稱：一種多晶硅鑄錠爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽電池制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多晶硅鑄錠爐。
背景技術(shù)：
太陽能電池可以將光能轉(zhuǎn)換為電能，是現(xiàn)代節(jié)能社會發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。根據(jù)基體材料的不同，現(xiàn)有的太陽能電池分為多晶硅太陽能電池、單晶硅太陽能電池和類單晶硅太陽能電池。其中，單晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率高，但生產(chǎn)成本也高，多晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率比單晶硅太陽能電池低1%_2%，但其生產(chǎn)成本也低，而類單晶硅太陽能電池是介于單晶硅電池和多晶硅太陽能電池之間的電池。綜合考慮，目前市場上的太陽能電池仍以多晶硅太陽能電池為主，類單晶硅太陽能電池也占有較大的比重。現(xiàn)有用于生產(chǎn)多晶硅太陽能電池的多晶硅錠通常采用定向凝固法制得，其基本原 理是將硅料放置在多晶硅鑄錠爐的坩堝內(nèi)，利用多晶硅鑄錠爐內(nèi)的加熱裝置對坩堝加熱，使硅料完全熔化成液態(tài)，再通過控制爐內(nèi)的溫度變化，形成縱向的溫度梯度，對硅料溶液進(jìn)行自下而上的冷卻，實(shí)現(xiàn)晶體的定向生長。類單晶硅太陽能電池的類單晶硅錠采用類似多晶硅錠的低成本鑄造方法制成，SP首先在坩堝底部鋪設(shè)一定厚度的籽晶層，并在籽晶層上方堆放硅料；對坩堝加熱，使所述硅料完全熔化成液態(tài)，并使籽晶層部分熔化，其余部分的籽晶層仍保持固態(tài)，固態(tài)籽晶層用于引導(dǎo)后續(xù)生長成為具有與籽晶相同晶體學(xué)取向的硅晶體；通過控制爐內(nèi)的溫度變化，形成垂直于坩堝底部的縱向溫度梯度，對硅料溶液進(jìn)行自下而上的冷卻，實(shí)現(xiàn)晶體的定向生長。但是，現(xiàn)有的多晶硅錠和類單晶硅錠的的生產(chǎn)方法，能耗較大，能源利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明申請的目的在于提供一種多晶硅鑄錠爐，以減少硅錠生產(chǎn)的能耗，提高能源利用率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案一種多晶硅鑄錠爐，包括隔熱籠、坩堝和定向助凝塊，所述隔熱籠內(nèi)表面設(shè)置有石墨紙。優(yōu)選的，所述石墨紙直接粘貼在所述隔熱籠內(nèi)表面。優(yōu)選的，所述石墨紙通過石墨螺栓固定在所述隔熱籠內(nèi)表面。優(yōu)選的，所述隔熱籠分為頂隔熱籠、側(cè)隔熱籠和底隔熱籠。優(yōu)選的，所述定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離為180mnT260mm。優(yōu)選的，所述定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離為180mm。優(yōu)選的，所述i甘禍的高度為480mnT600mm。優(yōu)選的，所述坩堝的高度為600mm。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，多晶硅鑄錠爐的隔熱籠內(nèi)表面設(shè)置有石墨紙，所述石墨紙的表面光滑，對紅外熱輻射有很好的反射作用，減小了爐內(nèi)熱量的散失，提高了隔熱籠的保溫隔熱能力，進(jìn)而減少硅錠生產(chǎn)過程中的能耗，提高了能源利用率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)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)明的一些實(shí)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)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多晶硅鑄錠爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種多晶硅鑄錠爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多晶硅鑄錠爐在長晶階段的狀態(tài)圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)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(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有的多晶硅錠和類單晶硅錠的的生產(chǎn)方法，能耗較大，能源利用率較低。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，由于石墨硬氈具有良好的保溫性能且密度較小，所以現(xiàn)有多晶硅鑄錠爐一般采用石墨硬氈作為隔熱籠的保溫材料。但是，石墨硬氈的隔熱保溫作用主要是由于其內(nèi)的氣泡孔和本身的材質(zhì)特性，對熱量的傳導(dǎo)起到了阻礙作用，但是對于紅外熱輻射傳播的阻礙能力較弱。本發(fā)明公開了一種多晶硅鑄錠爐，包括隔熱籠、坩堝和定向助凝塊，所述隔熱籠內(nèi)表面設(shè)置有石墨紙。由上述方案可以看出，多晶硅鑄錠爐的隔熱籠內(nèi)表面設(shè)置有石墨紙，所述石墨紙的表面光滑，對紅外熱輻射有很好的反射作用，減小了爐內(nèi)熱量的散失，提高了隔熱籠的保溫隔熱能力，進(jìn)而減少硅錠生產(chǎn)過程中的能耗，提高了能源利用率。以上是本申請的核心思想，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)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(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。本發(fā)明實(shí)施例公開了一種多晶硅鑄錠爐，包括隔熱籠、坩堝和定向助凝塊，所述隔熱籠內(nèi)表面設(shè)置有石墨紙。具體的，如圖I所示，所述隔熱籠分為頂隔熱籠10、側(cè)隔熱籠11和底隔熱籠12，所述底隔熱籠12與側(cè)隔熱籠11是分離設(shè)置的，以便在硅錠的長晶階段，所述底隔熱籠12與側(cè)隔熱籠11分離，使所述隔熱籠形成非封閉空間，以有利于隔熱籠內(nèi)的熱量散發(fā)出去。
所述石墨紙13設(shè)置在所述隔熱籠的內(nèi)表面，可以通過化學(xué)粘合劑將所述石墨紙13直接粘貼在所述隔熱籠內(nèi)表面，或者通過物理方法，例如將所述石墨紙13通過輕薄的石墨螺栓固定在所述隔熱籠內(nèi)表面。需要說明的是，通過化學(xué)粘合劑將所述石墨紙13直接粘貼在所述隔熱籠內(nèi)表面的情況下，由于所述石墨紙13和隔熱籠在工作的時(shí)候處于高溫的環(huán)境下，所以所述化學(xué)粘合劑需要有一定的耐熱性，以不至于使所述石墨紙13在高溫的環(huán)境下與隔熱籠脫離。所述坩堝14設(shè)置在所述隔熱籠的腔體內(nèi)部，用于盛放硅料，所述坩堝14的高度為480mm，可盛載500Kg的硅料；所述定向助凝塊15設(shè)置在所述坩堝下方，用于支撐坩堝14，并在長晶階段協(xié)助控制長晶過程，所述定向助凝塊15與底隔熱籠12的距離為300mm ;所述定向助凝塊15下方還設(shè)置有支撐柱16，所述支撐柱16用于支撐定向助凝塊15。本申請實(shí)施例所提供的技術(shù)方案中，多晶硅鑄錠爐的隔熱籠內(nèi)表面設(shè)置有石墨紙13，所述石墨紙13的表面光滑，對紅外熱輻射有很好的反射作用，減小了爐內(nèi)熱量的散失， 提高了隔熱籠的保溫隔熱能力，進(jìn)而減少硅錠生產(chǎn)過程中的能耗，提高了能源利用率。本申請另一實(shí)施例公開了另一種多晶娃鑄淀爐，如圖2所不,包括隔熱籠、坩堝和定向助凝塊，所述隔熱籠內(nèi)表面設(shè)置有石墨紙，所述定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離L為180mnT260mm,相應(yīng)的，所述J甘禍的高度h為480mnT600mm,為了獲得盡可能大的硅料投爐量，所以優(yōu)選的，所述定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離L為180mm,所述；t甘禍的高度h為600mm。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有多晶硅鑄錠爐的定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離一般為300mm，所述定向助凝塊與底隔熱籠之間的空間較大，紅外熱輻射在定向助凝塊與底隔熱籠之間的傳播，得不到充分、重復(fù)的利用，且定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離較大，致使熱量的損耗進(jìn)一步增加。所以，本實(shí)施例提供的多晶硅鑄錠爐縮短了定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離，即縮短了紅外熱輻射的無效傳播路徑，使紅外熱輻射的熱量得到充分利用，提高了能量的利用率。但是無限的縮小定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離會影響長晶過程中的定向助凝塊散熱能力，兼顧上述兩方面因素，為了取得最佳效果，本實(shí)施例所提供的定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離L為180mnT260mm，優(yōu)選的所述定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離L為180mmo此外，由于定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離縮短了，則所述定向助凝塊與頂隔熱籠之間的距離增大了，所述坩堝的可利用空間相應(yīng)的增大了，因此，本實(shí)施例可以選用更大容量的坩堝，即本實(shí)施例所提供的坩堝高度h為480mnT600mm，優(yōu)選的，所述坩堝的高度h為600mm。600mm高的坩堝可以盛載650Kg的硅料，相對于現(xiàn)有的多晶硅鑄錠爐，本實(shí)施例所提供的單晶鑄錠爐的單爐投爐量增加了 150Kg，能耗降低了 500kWh左右。并且，所述石墨紙的表面光滑，對紅外熱輻射有很好的反射作用，減小了爐內(nèi)熱量的散失，提高了隔熱籠的保溫隔熱能力，則所述鑄錠爐達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度時(shí)，所消耗的能量降低了，并且維持溫度所消耗的能量也降低了，進(jìn)而減少硅錠生產(chǎn)過程中的能耗，提高了能源利用率。本申請又一實(shí)施例公開了一種娃錠的生產(chǎn)方法,包括
向多晶硅鑄錠爐的坩堝內(nèi)投放650Kg的硅料，所述坩堝的高度為600mm ；封閉隔熱籠，并加熱直至硅料熔化，所述隔熱籠內(nèi)表面設(shè)置有石墨紙，且所述多晶硅鑄錠爐的定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離為180_，則在加熱過程中，具有光滑表面的石墨紙可以有效的反射紅外熱輻射，減小了爐內(nèi)熱量的散失，而且紅外熱輻射在定向助凝塊與底隔熱籠之間的無效傳播距離縮短，進(jìn)一步增大了熱量的利用率，降低了能耗；升高側(cè)隔熱籠，所述側(cè)隔熱籠與底隔熱籠分離，使隔熱籠呈開放式(如圖3所示)，促進(jìn)隔熱籠內(nèi)的溫度向外散出，降低隔熱籠內(nèi)的溫度，使熔融態(tài)的硅料結(jié)晶生長；退火并冷卻，減少多晶硅錠內(nèi)的位錯(cuò)和缺陷。本發(fā)明說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實(shí)施例 的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)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發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種多晶硅鑄錠爐，包括隔熱籠、坩堝和定向助凝塊，其特征在于 所述隔熱籠內(nèi)表面設(shè)置有石墨紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述多晶硅鑄錠爐，其特征在于，所述石墨紙直接粘貼在所述隔熱籠內(nèi)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述多晶硅鑄錠爐，其特征在于，所述石墨紙通過石墨螺栓固定在所述隔熱籠內(nèi)表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述多晶硅鑄錠爐，其特征在于，所述隔熱籠分為頂隔熱籠、側(cè)隔熱籠和底隔熱籠。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述多晶硅鑄錠爐，其特征在于，所述定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離為180mm 260mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述多晶硅鑄錠爐，其特征在于，所述定向助凝塊與底隔熱籠之間的距離為180mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述多晶硅鑄錠爐，其特征在于，所述坩堝的高度為480mnT600mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述多晶硅鑄錠爐，其特征在于，所述坩堝的高度為600mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多晶硅鑄錠爐，包括隔熱籠、坩堝和定向助凝塊，所述隔熱籠內(nèi)表面設(shè)置有石墨紙。所述石墨紙的表面光滑，對紅外熱輻射有很好的反射作用，減小了爐內(nèi)熱量的散失，提高了隔熱籠的保溫隔熱能力，進(jìn)而減少硅錠生產(chǎn)過程中的能耗，提高了能源利用率。
文檔編號C30B29/06GK102776564SQ20121031557
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者任一鳴, 周建國, 周慧敏, 徐志群, 龍昭欽 申請人:晶科能源有限公司