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热交换台和应用其的晶硅铸锭炉

2021-02-08 16:59:44

热交换台和应用其的晶硅铸锭炉

  技术领域

  本实用新型涉及晶硅太阳能领域,尤其涉及一种热交换台和应用其的晶硅铸锭炉。

  背景技术

  在光伏行业中,“铸造单晶”是通过多晶设备及工艺来制造单晶硅材料的技术,其兼具多晶成本优势及单晶电池转换效率优势。传统铸造多晶炉由于对生长界面没有严格要求,多采用隔热笼散热方式,长晶阶段热量通过提升隔热笼逸散,为晶体生长提供温度梯度。然而,铸造单晶技术由于对生长界面有所要求,所以多采用底部水冷散热方式,相较于传统多晶炉,热交换台的形状对于界面有很大影响。现有四方形的热交换台已经无法满足铸造单晶技术的需求。

  实用新型内容

  为解决上述问题,本实用新型提供一种热交换台和应用其的晶硅铸锭炉,以提升硅锭品质。

  本实用新型实施例提供的具体方案如下:

  一种晶硅铸锭炉,包括用以盛放硅料的坩埚和承载上述坩埚的热交换台,所述热交换台包括主体区和位于该主体区角落处的角区,所述角区的单位面积热传导效率低于所述主体区的单位面积热传导效率。

  进一步的,所述角区的厚度小于所述主体区的厚度。

  进一步的,所述主体区和所述角区分别具有面向坩埚的承载面,且两者的承载面共同构成矩形,所述角区的承载面呈直角三角形。

  进一步的,所述主体区的厚度d1和所述角区的厚度d2满足:1/6≤d2/d1≤1/2。

  进一步的,所述主体区的厚度d1和所述角区的厚度d2满足:

  100mm≤d1≤140mm;20mm≤d2≤60mm。

  进一步的,所述直角三角形的直角边的边长l满足:l≤110mm。

  进一步的,所述角区和所述主体区采用不同热传导性能的材料制成。

  本申请实施例可以达到如下技术效果:

  本实用新型提供的散热平台,由于角区的单位面积热传导效率低于主体区的单位面积热传导效率,从而减少长晶角部硅块的底部散热,进而缩小坩埚角部的纵向温度梯度,减少角部硅块的位错,提升晶体品质。

  附图说明

  图1是本实用新型实施例提供的铸锭炉的结构示意图;

  图2是本实用新型实施例提供的热交换平台的俯视图;

  图3是本实用新型实施例提供的热交换平台的立体图。

  具体实施方式

  在现有的铸锭炉中,由于热传导台(用于将坩埚的热量向下传导)形状是四方形,其角部的散热能力等同于中部的散热能力,硅锭底部的横向温度梯度较小。但由于角部距离加热器(通常加热器设置于坩埚四侧)较近,且是双侧加热器都对其加热,导致角部硅块顶部温度较高,中心硅块顶部温度较低,使用四方形热传导台会使角部硅块纵向温度梯度变大,角部硅块顶底温差较大,进而导致角部硅块位错增多,影响硅锭品质以及良率。为此提出了本实用新型的方案。

  如图1所示,在该示例性实施例中,铸锭炉包括:侧护板1、热交换台2、顶保温材料3、侧保温材料4、顶加热器5、侧加热器6、下支撑台7,9、支撑柱10。其中,坩埚被上述侧护板1和热交换台2所包围,其内容纳需要长晶的硅料。其中,热交换台2可以是石墨材质制成。本实用新型适用于底部水冷铸造单晶炉,常规四方形的热交换台的尺寸例如为1300mm*1300mm*120mm,只需要对常规四方形热交换台的四个角部进行一定厚度的减薄,既可以得到本实用新型所需要的热交换台2。

  配合参图2所示,热交换台2包括主体区21和位于该主体区21角落处的角区22,角区22的厚度小于主体区21的厚度,从而使得角区22的单位面积热传导效率低于主体区21的单位面积热传导效率。该热交换台2减少了坩埚角部的散热,缩小角部的纵向温度梯度,从而较少角部硅棒位错,提升铸造单晶良率;此外,本实用新型的热交换台2可在现有四方形热交换台基础上进行改造,改造成本低。

  本实施例中,主体区21和角区22分别具有面向坩埚的承载面,且两者的承载面共同构成矩形,角区22的承载面呈直角三角形(例如等边直角三角形)。主体区的厚度d1和所述角区的厚度d2满足:1/6≤d2/d1≤1/2。具体的,所述主体区的厚度d1和所述角区的厚度d2满足:100mm≤d1≤140mm;20mm≤d2≤60mm。更优选的,110mm≤d1≤130mm;35mm≤d2≤45mm。原则上,角区22需要位于坩埚内最外围的角部硅块(开方后)的下方,因为一般坩埚的底部面积需要大于热传导台的承载面面积,故对于硅块尺寸为:157mm*157mm*320mm,上述直角三角形的直角边的边长l满足:l≤110mm。

  在其他的实施例中,角区和主体区采用不同热传导性能的材料制成。例如,两者的厚度还是相同的,角区采用热传导性能较差的材料,主体区采用热传导性能相对较好的材料,并且通过将这两种材料拼接成一个矩形,以此来承载坩埚并为之提供散热。

  本实用新型提供的散热平台及铸锭炉,由于角区22的单位面积热传导效率低于主体区21的单位面积热传导效率,从而减少长晶角部硅块的底部散热,进而缩小坩埚角部的纵向温度梯度,减少角部硅块的位错,提升晶体品质。

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