本實用新型屬于多晶硅生產設備技術領域，具體地說，尤其涉及一種改進型多晶硅鑄錠爐。

背景技術：

多晶硅鑄錠爐內中心區(qū)域主要由石英坩堝、石墨套、坩堝平臺組成，其通過特定的溫度梯度，使硅料定向生長為高純大顆粒柱狀晶。由于熱場結構不完善引起隨機晶向晶界位錯夾雜物及氧化物等缺陷并成為少數(shù)載流子的復合中心，減少了光生載流子的壽命，使得多晶硅太陽電池效率較低。傳統(tǒng)多晶硅鑄錠爐底部散熱均勻，使得硅熔體中心處的等溫線稀疏，溫度梯度小，中心處的溫度變化比邊緣處緩慢，由此產生結晶界面明顯上凸，過大的曲率界面，易于在硅錠中形成很高的熱應力，導致硅錠開裂，進而影響切片率。

為了探究場熱結構對多晶硅鑄錠的影響，很多企業(yè)做了大量的研究，比如有的企業(yè)企圖通過改變石英坩堝、石墨板厚度等幾何參數(shù)來達到控制硅錠質量目的，有的企業(yè)企圖通過噴射冷卻氬氣、移動隔熱環(huán)改進爐體內的熱場分布來控制晶體生長環(huán)境等等，但這些研究成效不明顯，所以基本沒有轉換成研發(fā)成果投入市場使用?？傃灾?，傳統(tǒng)多晶硅鑄錠爐結構設計不合理，熱場結構不完善，硅錠質量無法得到保證。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實用新型提供了一種改進型多晶硅鑄錠爐。

本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種改進型多晶硅鑄錠爐，其包括爐體、設置在爐體上的抽氣孔、設置在所述爐體內的帶有升降桿的保溫隔熱籠，所述保溫隔熱籠內設置有坩堝、帶有尾氣排放孔的坩堝護板、石墨底板、石墨蓋板、側部加熱器、頂部加熱器以及進氣管，所述石墨底板放置在熱交換平臺上，所述坩堝放置在所述石墨底板上，所述坩堝護板設置在坩堝外側，所述側部加熱器設置在所述坩堝護板外側，所述石墨蓋板設置在所述坩堝上方，所述頂部加熱器設置在石墨蓋板上方，所述坩堝的底部呈波浪型，即其底部設有若干截面呈弧形狀的條型凹槽，且相鄰條形凹槽無間距依次等齊排列；所述熱交換平臺底部中間位置處設有截面呈三角形狀的三角槽體，所述三角槽體兩底角邊緣相隔間距與所述坩堝底部寬度等寬，所述三角槽體的長度與所述條形凹槽的長度等長，所述熱交換平臺經石墨立柱固定在所述爐體底部。

優(yōu)選地，所述條形凹槽的長度與所述坩堝的長度等長。

優(yōu)選地，所述條形凹槽的凹槽深度為0.8-1.2mm，凹槽直徑為1.2-2mm。

優(yōu)選地，所述坩堝與坩堝護板之間設有碳氈。

優(yōu)選地，所述坩堝是熔融石英坩堝。

優(yōu)選地，所述三角槽體的高度為熱交換平臺高度的1/4-1/2。

優(yōu)選地，所述爐體底部安裝有溢流毯，所述溢流毯為四層結構，從上到下依次為針織陶瓷纖維毯層、針織陶瓷纖維毯層、陶瓷纖維毯層、碳氈層，所述針織陶瓷纖維層的厚度的為10mm、針織陶瓷纖維毯層的厚度為10mm、陶瓷纖維毯層的厚度為25mm、碳氈層的厚度為10mm。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型在多晶硅鑄錠中心區(qū)域采用條形凹槽狀坩堝和三角槽體熱交換平臺組合結構模式，硅熔體結晶界面相對平坦，等溫線平坦、均勻，內部等溫線密集，軸向溫度梯度增加，坩堝底部冷卻能力增強，使得多晶硅柱狀晶垂直于結晶界面生長；硅熔體對流強度增大，溶質邊界層厚度減小，溶質會隨著強對流分布到遠端的液體區(qū)域，使溶質分布區(qū)域變大、變均勻，溶質分布區(qū)域變大、溶質邊界層厚度變小，有利于阻礙結晶界面前沿發(fā)生組分過冷，進一步抑制結晶界面細晶的產生，從而得到大晶粒多晶硅，硅錠質量大幅度提高，為企業(yè)帶來可觀經濟效益和社會效益；本實用新型改進成本低，實現(xiàn)容易，實用性強，可廣泛應用硅錠制造商。

附圖說明

圖1是本實用新型結構示意圖；

圖2是本實用新型內部部分結構放大圖；

圖3是本實用新型坩堝底部俯視圖。

圖中：1.爐體；2.抽氣孔；3.升降桿；4.保溫隔熱籠；5.坩堝；6.尾氣排放孔；7.坩堝護板；8.石墨底板；9.石墨蓋板；10.側部加熱器；11.頂部加熱器；12.進氣管；13.熱交換平臺；14.條形凹槽；15.三角槽體；16.石墨立柱；17.溢流毯。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進一步說明：

一種改進型多晶硅鑄錠爐，其包括爐體1、設置在爐體1上的抽氣孔2、設置在所述爐體1內的帶有升降桿3的保溫隔熱籠4，所述保溫隔熱籠4內設置有坩堝5、帶有尾氣排放孔6的坩堝護板7、石墨底板8、石墨蓋板9、側部加熱器10、頂部加熱器11以及進氣管12，所述石墨底板8放置在熱交換平臺13上，所述坩堝5放置在所述石墨底板8上，所述坩堝護板7設置在坩堝5外側，所述側部加熱器10設置在所述坩堝護板7外側，所述石墨蓋板9設置在所述坩堝5上方，所述頂部加熱器11設置在石墨蓋板9上方，所述坩堝5的底部呈波浪型，即其底部設有若干截面呈弧形狀的條型凹槽14，且相鄰條形凹槽14無間距依次等齊排列；所述熱交換平臺13底部中間位置處設有截面呈三角形狀的三角槽體15，所述三角槽體15兩底角邊緣相隔間距與所述坩堝5底部寬度等寬，所述三角槽體15的長度與所述條形凹槽14的長度等長，所述熱交換平臺13經石墨立柱16固定在所述爐體1底部。

優(yōu)選地，所述條形凹槽14的長度與所述坩堝5的長度等長。

優(yōu)選地，所述條形凹槽14的凹槽深度為0.8-1.2mm，凹槽直徑為1.2-2mm。

優(yōu)選地，所述坩堝5與坩堝護板7之間設有碳氈。

優(yōu)選地，所述坩堝5是熔融石英坩堝。

優(yōu)選地，所述三角槽體15的高度為熱交換平臺13高度的1/4-1/2。

優(yōu)選地，所述爐體1底部安裝有溢流毯17，所述溢流毯17為四層結構，從上到下依次為針織陶瓷纖維毯層、針織陶瓷纖維毯層、陶瓷纖維毯層、碳氈層，所述針織陶瓷纖維層的厚度的為10mm、針織陶瓷纖維毯層的厚度為10mm、陶瓷纖維毯層的厚度為25mm、碳氈層的厚度為10mm。

本實用新型坩堝5的底部呈波浪型，即其底部設有多個截面呈弧形狀的條型凹槽14，條型凹槽14鋪滿整個坩堝5底部，且相鄰條形凹槽14無間距依次等齊排列；位于所述坩堝5下方的熱交換平臺13底部中間位置處設有截面呈三角形狀的三角槽體15，所述三角槽體15兩底角邊緣相隔間距與所述坩堝5底部寬度等寬，所述三角槽體15的長度與所述條形凹槽14的長度等長。所述條形凹槽14的凹槽深度為0.8-1.2mm，凹槽直徑為1.2-2mm，所述三角槽體15的高度為熱交換平臺13高度的1/4-1/2。

在多晶硅定向凝固過程中，坩堝主要通過底部的熱交換臺進行散熱，使硅熔體內形成自上而下的垂直溫度梯度，這種溫度梯度驅動著柱狀晶的生長。本實用新型采用條形凹槽狀坩堝和三角槽體熱交換平臺組合結構，等溫線趨于平坦、均勻，內部等溫線密集。這是因為坩堝底部波浪凹坑內硅熔體的導熱率高于周圍石英坩堝的導熱率，加強了坩堝底部的熱交換，硅熔體內的中心溫度變化較快，溫度梯度增大。同時三角槽體熱交換平臺13從中心到邊緣厚度增加，中心處的散熱加快，二者的綜合作用加快了散熱效果。隨著溫度梯度增大，硅熔體內部沿軸向方向熱流密度增大，高溫熔體隨著熱對流填充到低溫區(qū)域，因此引起等溫線下移，使得固液界面趨于平坦，熱交換能力增強。

本實用新型在多晶硅鑄錠中心區(qū)域采用條形凹槽狀坩堝和三角槽體熱交換平臺組合結構模式，硅熔體結晶界面相對平坦，等溫線平坦、均勻，內部等溫線密集，軸向溫度梯度增加，坩堝底部冷卻能力增強，使得多晶硅柱狀晶垂直于結晶界面生長；硅熔體對流強度正大，溶質邊界層厚度減小，溶質會隨著強對流分布到遠端的液體區(qū)域，使溶質分布區(qū)域變大、變均勻，溶質分布區(qū)域變大、溶質邊界層厚度變小，有利于阻礙結晶界面前沿發(fā)生組分過冷，進一步抑制結晶界面細晶的產生，從而得到大晶粒多晶硅，硅錠質量大幅度提高，為企業(yè)帶來可觀經濟效益和社會效益；本實用新型改進成本低，實現(xiàn)容易，實用性強，可廣泛應用硅錠制造商。

綜上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型實施的范圍，凡依本實用新型權利要求范圍所述的形狀、構造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應包括于本實用新型的權利要求范圍內。