一种准单晶铸锭加热热场结构制造技术

本发明专利技术公开了一种准单晶铸锭加热热场结构，包括炉体，炉体内设置有隔热笼，隔热笼内部设置有坩埚，坩埚的顶部和底部分别设置有顶部加热器和底部加热器，顶部加热器连接有顶部加热电源，底部加热器连接有底部加热电源，顶部加热电源和底部加热电源为单独控制。坩埚的侧部设置有侧部加热器，侧部加热器为分段式结构，每一段加热器分别连接有分段加热电源，多个分段加热电源为单独控制；该准单晶铸锭加热热场结构，能够实现热场温度梯度分布，变化更均匀、平缓，以明显降低晶体内部的应力，抑制缺陷的产生和繁殖；同时构造微凸的长晶界面，以促进单晶晶粒的优势生长，增大单晶面积。

A Heat Field Structure for Quasi-Single Crystal Ingot Heating

The invention discloses a quasi-single crystal ingot heating heat field structure, which comprises a furnace body, a heat insulating cage in the furnace body, a crucible in the heat insulating cage, a top heater and a bottom heater in the top and bottom parts of the crucible respectively, a top heater connected with a top heating power source, a bottom heater connected with a bottom heating power source, and a top heating power source and a bottom heating power source are single. Control alone. The side heater of the crucible is provided with a side heater, and the side heater is a sectional structure. Each section heater is connected with a sectional heating power supply and several sectional heating power sources are controlled separately. The thermal field structure of the quasi-single crystal ingot can realize the temperature gradient distribution of the thermal field, change more uniformly and gently, so as to reduce the stress in the crystal and inhibit the generation and propagation of defects. At the same time, a slightly convex growth interface is constructed to promote the dominant growth of single crystal grains and increase the area of single crystal.

【技术实现步骤摘要】
一种准单晶铸锭加热热场结构
本专利技术涉及光伏太阳能电池生产
，尤其涉及一种准单晶铸锭加热热场结构。
技术介绍
在化石能源逐渐枯竭，环境日益恶化的今天，太阳能发电成为人类未来替代能源的希望。晶体硅太阳电池凭借其高效率和高稳定性，成为最有优势的一种太阳能发电装置，其中多晶硅电池以较高的性价比，在当前市场上占据60％以上的份额。随着平价上网的趋势要求，以高效率为优势的单晶硅电池的成本不断下降，多晶硅铸锭面临强大的降本提效压力。目前多晶硅铸锭的主流技术是小晶粒高效多晶硅铸锭，满足了前几年的市场需求，但该方向的效率提升似乎已近瓶颈，无法满足未来市场。然而，曾经一度被寄予厚望的准单晶(也即类单晶)铸锭，因为难以解决晶体缺陷控制问题而被搁浅。因此，如何解决准单晶铸锭的缺陷，以加强对准单晶的应用，是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种准单晶铸锭加热热场结构，能够实现热场温度梯度分布，变化更均匀、平缓，以明显降低晶体内部的应力，抑制缺陷的产生和繁殖；同时构造微凸的长晶界面，以促进单晶晶粒的优势生长，增大单晶面积。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种准单晶铸锭加热热场结构，包括炉体，所述炉体内设置有隔热笼，所述隔热笼内部设置有坩埚，所述坩埚用于盛放籽晶，所述坩埚的顶部和底部分别设置有顶部加热器和底部加热器，所述顶部加热器连接有顶部加热电源，所述底部加热器连接有底部加热电源，所述顶部加热电源和所述底部加热电源为单独控制。作为优选，所述坩埚的侧部设置有侧部加热器，所述侧部加热器为分段式结构，每一段加热器分别连接有分段加热电源，多个所述分段加热电源为单独控制；所述侧部加热器分为2～5段；当所述坩埚内长晶高度逐渐上升至其中一段加热段对应高度时，该高度位置的分段加热电源停止对该段加热器加热。作为优选，所述侧部加热器包括由上至下间隔设置的第一加热段、第二加热段和第三加热段，所述第一加热段连接有第一加热电源，所述第二加热段连接有第二加热电源，所述第三加热段连接有第三加热电源，所述第一加热电源、所述第二加热电源及所述第三加热电源为单独控制。作为优选，所述顶部加热器包括设于所述坩埚顶面开口上方的顶面加热器，所述顶面加热器连接有顶面加热电源；及设于所述坩埚顶面周围上方的顶角加热器，所述顶角加热器连接有顶角加热电源；所述顶面加热电源和所述顶角加热电源为单独控制。作为优选，所述隔热笼包括位于侧部的侧部保温毡及位于顶部的顶部保温毡，所述侧部保温毡及所述顶部保温毡共同围成底部开口的倒开口结构，所述倒开口结构的底部开口处设置有能够水平打开或闭合的热门，所述热门连接有拉伸装置。作为优选，所述侧部保温毡分别与所述顶部加热器、所述底部加热器之间的距离为0～10mm。作为优选，所述炉体内还设置有若干支撑柱，所述支撑柱的顶部能够从所述隔热笼的底部伸入所述隔热笼内部，且所述支撑柱的顶部连接有DS块，所述坩埚设置于所述DS块上，所述底部加热器设置于所述DS块下方。作为优选，所述炉体内还设置有位于所述隔热笼下方的冷却板及设置于所述冷却板底部的升降装置，所述升降装置能够驱动所述冷却板上下移动；所述冷却板的上下移动范围为0～H，其中，H为所述热门到所述炉体的底部的距离；所述冷却板为水冷铜板；所述冷却板为方形或圆形，面积为(0.2～0.5)*SDS，其中，SDS表示所述DS块的底面积。作为优选，所述DS块的顶部设置有坩埚侧护板，所述坩埚侧护板设置于所述坩埚外侧，且所述坩埚侧护板紧贴所述侧部保温毡设置，所述侧部保温毡高出所述坩埚侧护板0～150mm；所述DS块的侧周设置有DS块保温毡，所述DS块保温毡紧挨所述侧部保温毡；所述DS块的周围设置有台阶，所述DS块保温毡设置于所述台阶上，所述DS块保温毡的宽度为50～300mm，高度为10～100mm。作为优选，所述DS块的顶部设置有坩埚侧护板，所述坩埚侧护板设置于所述坩埚外侧，所述侧部加热器置于所述坩埚侧护板与所述侧部保温毡之间，且所述侧部加热器分别与所述坩埚侧护板、所述侧部保温毡间隔设置；所述DS块的底部周围设置有DS块保温毡，所述DS块保温毡与所述侧部保温毡的距离为0～20mm；所述DS块保温毡的宽度为50～300mm，厚度为20～80mm；所述侧部保温毡的内底侧设置有窄条保温毡，所述DS块保温毡接触并高于所述窄条保温毡0～200mm。本专利技术的有益效果为：本专利技术的准单晶铸锭加热热场结构，包括炉体，炉体内设置有隔热笼，隔热笼内部设置有坩埚，坩埚的顶部和底部分别设置有顶部加热器和底部加热器，顶部加热器连接有顶部加热电源，底部加热器连接有底部加热电源，顶部加热电源和底部加热电源为单独控制；使用该热场结构铸造准单晶，在铸锭的良品率和单产与现有技术相当的情况下，整体在铸锭阶段能耗降低20％～30％，位错显著低于传统炉台，铸锭电池效率绝对值提升0.5％以上；使用本专利技术的铸锭，操作简单，产品性能稳定，易于大量快速推广。该准单晶铸锭加热热场结构，能够实现热场温度梯度分布，变化更均匀、平缓，以明显降低晶体内部的应力，抑制缺陷的产生和繁殖；同时构造微凸的长晶界面，以促进单晶晶粒的优势生长，增大单晶面积。附图说明图1是本专利技术具体实施方式1提供的准单晶铸锭加热热场结构的结构示意图；图2是图1中的准单晶铸锭加热热场结构的热门在闭合时的结构示意图；图3是图1中的准单晶铸锭加热热场结构的热门在打开时的结构示意图；图4是本专利技术具体实施方式2提供的准单晶铸锭加热热场结构的结构示意图。图中：1-升降装置；2-支撑柱；3-冷却板；4-热门；5-拉伸装置；6-底部加热器；7-DS块；8-顶部加热器；9-侧部保温毡；10-顶部保温毡；11-侧部加热器；100-坩埚；200-籽晶；81-顶面加热器；82-顶角加热器；111-第一加热段；112-第二加热段；113-第三加热段。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例一如图1所示，本专利技术提供的一种准单晶铸锭加热热场结构，包括炉体，所述炉体内设置有隔热笼，所述隔热笼内部设置有坩埚100，所述坩埚100用于盛放籽晶200。所述隔热笼包括位于侧部的侧部保温毡9及位于顶部的顶部保温毡10，所述侧部保温毡9及所述顶部保温毡10共同围成底部开口的倒开口结构，所述倒开口结构的底部开口处设置有能够水平打开或闭合的热门4。所述热门4连接有拉伸装置5。所述热门4包括至少一个可水平移动的门扇，该门扇连接有拉伸装置5。在本实施例中，如图2、3所示，所述热门4包括两个相对设置的所述门扇，每个所述门扇均连接有所述拉伸装置5，两个所述拉伸装置5的拉伸方向相反。通过拉伸装置的拉伸作用，可以在熔化阶段闭合保温，在长晶阶段打开以散热。在本实施例中，所述炉体内还设置有若干支撑柱2，所述支撑柱2的顶部能够从所述隔热笼的底部伸入所述隔热笼内部，且所述支撑柱2的顶部连接有DS块7。所述坩埚100设置于所述DS块7上。其中，DS是指定向凝固directionalsolidification)。在本实施例中，所述炉体内还设置有位于所述隔热笼下方的冷却板3及设置于所述冷却板3底部的升降装置1，所述升降装置1能够驱动所述冷却板3上下移动。所述冷却板3的上下移动范围为0～H，其中，H为所述热门4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种准单晶铸锭加热热场结构，包括炉体，其特征在于，所述炉体内设置有隔热笼，所述隔热笼内部设置有坩埚，所述坩埚用于盛放籽晶，所述坩埚的顶部和底部分别设置有顶部加热器和底部加热器，所述顶部加热器连接有顶部加热电源，所述底部加热器连接有底部加热电源，所述顶部加热电源和所述底部加热电源为单独控制。

【技术特征摘要】
1.一种准单晶铸锭加热热场结构，包括炉体，其特征在于，所述炉体内设置有隔热笼，所述隔热笼内部设置有坩埚，所述坩埚用于盛放籽晶，所述坩埚的顶部和底部分别设置有顶部加热器和底部加热器，所述顶部加热器连接有顶部加热电源，所述底部加热器连接有底部加热电源，所述顶部加热电源和所述底部加热电源为单独控制。2.根据权利要求1所述的准单晶铸锭加热热场结构，其特征在于，所述坩埚的侧部设置有侧部加热器，所述侧部加热器为分段式结构，每一段加热器分别连接有分段加热电源，多个所述分段加热电源为单独控制；所述侧部加热器分为2～5段；当所述坩埚内长晶高度逐渐上升至其中一段加热段对应高度时，该高度位置的分段加热电源停止对该段加热器加热。3.根据权利要求2所述的准单晶铸锭加热热场结构，其特征在于，所述侧部加热器包括由上至下间隔设置的第一加热段、第二加热段和第三加热段，所述第一加热段连接有第一加热电源，所述第二加热段连接有第二加热电源，所述第三加热段连接有第三加热电源，所述第一加热电源、所述第二加热电源及所述第三加热电源为单独控制。4.根据权利要求2所述的准单晶铸锭加热热场结构，其特征在于，所述顶部加热器包括设于所述坩埚顶面开口上方的顶面加热器，所述顶面加热器连接有顶面加热电源；及设于所述坩埚顶面周围上方的顶角加热器，所述顶角加热器连接有顶角加热电源；所述顶面加热电源和所述顶角加热电源为单独控制。5.根据权利要求1～4任一项所述的准单晶铸锭加热热场结构，其特征在于，所述隔热笼包括位于侧部的侧部保温毡及位于顶部的顶部保温毡，所述侧部保温毡及所述顶部保温毡共同围成底部开口的倒开口结构，所述倒开口结构的底部开口处设置有能够水平打开或闭合的热门，所述热门连接有拉伸装置。6.根据权利要求5所述的准单晶铸锭加热热场结构，其特征在于，所述侧部保温毡分别与所述顶部加热器、所述底部加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宽新，宋江，边志坚，张斌，李红波，
申请(专利权)人：奥特斯维能源太仓有限公司，泗阳瑞泰光伏材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32