一種進(jìn)氣排雜裝置及其鑄錠爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種進(jìn)氣排雜裝置及其鑄錠爐，進(jìn)氣排雜裝置包括上蓋板、穿過(guò)上蓋板的導(dǎo)氣管及帶動(dòng)導(dǎo)氣管升降的升降裝置，導(dǎo)氣管連接有位于上蓋板下方的出氣筒，出氣筒側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有出氣孔。鑄錠加熱后，出氣筒隨著坩堝內(nèi)的硅液的高度升降而升降，通入導(dǎo)氣管內(nèi)的惰性氣體從出氣筒上的出氣孔進(jìn)入硅液表面區(qū)域，從而帶走硅液表面的雜質(zhì)氣體。出氣孔開(kāi)設(shè)在出氣筒的側(cè)壁上保證了橫排方向的氣流方式，從而消除了氣流對(duì)硅液表面的沖擊，在鑄錠長(zhǎng)晶過(guò)程中，保證了硅液表面的排雜氣流的方向，從而提高了鑄錠的排雜效果。
【專利說(shuō)明】一種進(jìn)氣排雜裝置及其鑄錠爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，特別是涉及一種進(jìn)氣排雜裝置及其鑄錠爐。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今時(shí)代，越來(lái)越多的國(guó)家和政府關(guān)注能源環(huán)保問(wèn)題。并提倡、鼓勵(lì)企業(yè)和個(gè)人，利用清潔環(huán)保的新能源來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源。晶體硅發(fā)電技術(shù)作為較成熟、應(yīng)用較廣的一種，占有太陽(yáng)能發(fā)電的市場(chǎng)份額80%以上的。
[0003]在硅晶體發(fā)電領(lǐng)域，多晶電池由于其技術(shù)的突飛猛進(jìn)，特別是高效多晶的效率逐漸逼近單晶電池效率，逐步成為晶硅電池的主流產(chǎn)品。因此多晶鑄錠所生產(chǎn)的多晶電池越來(lái)越多的受主流企業(yè)和廠商所推崇。
[0004]多晶鑄錠主要是通過(guò)定向凝固技術(shù)，將裝滿硅料的石英陶瓷坩堝放置在帶有加熱器的熱場(chǎng)中，通電加熱熔化，然后從坩堝底部開(kāi)始降溫冷卻，硅液逐漸從底部向上結(jié)晶，形成自下而上的柱狀晶體結(jié)構(gòu)。
[0005]由于鑄錠爐內(nèi)的石墨材料會(huì)與二氧化硅制成的石英坩堝在高溫下發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生含碳?xì)怏w，如0)、0)2等，而所產(chǎn)生的含碳?xì)怏w會(huì)使多晶硅中的碳含量過(guò)高。多晶硅中碳含量過(guò)高容易導(dǎo)致硅溶液在定向凝固長(zhǎng)晶過(guò)程中形成碳沉淀物、碳化硅夾雜物、位錯(cuò)等雜質(zhì)或缺陷，這不僅會(huì)在多晶硅錠切割工藝中增加斷線事故及產(chǎn)生線痕不良，而且還會(huì)導(dǎo)致制作成的電池片漏電率高、轉(zhuǎn)換效率低。故常用的方法是在鑄錠爐頂部通入惰性氣體來(lái)排出所產(chǎn)生的含碳?xì)怏w。請(qǐng)參考圖1，該鑄錠爐包括坩堝11與護(hù)板12，護(hù)板12頂部設(shè)置蓋板13，護(hù)板12與蓋板13之間具有出氣口 14,蓋板13上設(shè)置一根石墨長(zhǎng)管15。該石墨長(zhǎng)管15穿過(guò)蓋板13與坩堝11內(nèi)部空間導(dǎo)通。惰性氣體從石墨長(zhǎng)管15進(jìn)入鑄錠爐，并達(dá)到坩堝11上方。進(jìn)入鑄錠爐的氣體并不能馬上通過(guò)出氣口 14排出熱場(chǎng)，而是會(huì)在坩堝11、護(hù)板12、蓋板13組成的結(jié)構(gòu)中循環(huán)，并流經(jīng)硅液的表面，使碳元素被吸附及溶入硅液中，從而造成生長(zhǎng)出的硅錠中的碳含量高。另外，進(jìn)入鑄錠爐的氣體還會(huì)造成氣體對(duì)硅液表面集中沖擊，使得一個(gè)小區(qū)域過(guò)冷，對(duì)晶體質(zhì)量造成不良影響。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]基于此，有必要提供一種進(jìn)氣排雜裝置及其鑄錠爐，該進(jìn)氣排雜裝置及帶有進(jìn)氣排雜裝置的多晶硅鑄錠爐能夠有效降低生長(zhǎng)的硅錠的碳含量，并減弱氣體對(duì)硅液表面的沖擊，從而使生長(zhǎng)的硅錠的有較高的質(zhì)量。
[0007]—種進(jìn)氣排雜裝置，所述進(jìn)氣排雜裝置包括上蓋板、穿過(guò)所述上蓋板的導(dǎo)氣管及帶動(dòng)所述導(dǎo)氣管升降的升降裝置，所述導(dǎo)氣管連接有位于所述上蓋板下方的出氣筒，所述出氣筒側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)出氣孔。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述出氣孔的大小從上到下依次增大，所述出氣孔為圓孔。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述出氣筒的側(cè)壁與所述上蓋板垂直。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述出氣筒呈圓柱狀或者圓錐狀。[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)氣管呈圓柱狀。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)氣管的升降范圍是10毫米至300毫米。
[0013]一種鑄錠爐，包括坩堝，還包括進(jìn)氣排雜裝置，所述進(jìn)氣排雜裝置位于所述坩堝上方，所述進(jìn)氣排雜裝置包括上蓋板、穿過(guò)所述上蓋板的導(dǎo)氣管及帶動(dòng)所述導(dǎo)氣管升降的升降裝置，所述導(dǎo)氣管連接有位于所述上蓋板下方的出氣筒，所述出氣筒側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)出氣孔。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述上蓋板邊寬大于所述坩堝的外徑。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述出氣筒的外徑小于所述坩堝的內(nèi)徑。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述上蓋板與所述坩堝之間具有出氣口。
[0017]上述進(jìn)氣排雜裝置及其鑄錠爐，出氣筒連接在導(dǎo)氣管上，且可隨導(dǎo)氣管升降。鑄錠加熱后，出氣筒隨著坩堝內(nèi)的硅液的高度升降而升降，通入導(dǎo)氣管內(nèi)的惰性氣體從出氣筒上的出氣孔進(jìn)入硅液表面區(qū)域，從而帶走硅液表面的雜質(zhì)氣體。出氣孔開(kāi)設(shè)在出氣筒的側(cè)壁上保證了橫排方向的氣流方式，從而消除了氣流對(duì)硅液表面的沖擊，在鑄錠長(zhǎng)晶過(guò)程中，保證了硅液表面的氣流排雜方向，從而提高了鑄錠的排雜效果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為常用的進(jìn)氣排雜裝置與鑄錠爐配合使用示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型的進(jìn)氣排雜裝置與鑄錠爐示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型的進(jìn)氣排雜裝置的出氣筒處的放大圖；
[0021]圖4為鑄錠爐內(nèi)硅料熔化成硅液時(shí)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0023]請(qǐng)參照?qǐng)D2、圖3和圖4，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式提供一種用于多晶硅鑄錠爐的進(jìn)氣排雜裝置。該鑄錠爐內(nèi)設(shè)有坩堝21，該進(jìn)氣排雜裝置設(shè)于該坩堝21的上方。該進(jìn)氣排雜裝置包括上蓋板22、穿過(guò)該上蓋板22的導(dǎo)氣管23及帶動(dòng)該導(dǎo)氣管23升降的升降裝置，且導(dǎo)氣管23連接有位于該上蓋板22下方的出氣筒24，出氣筒24上與上蓋板22相垂直的面為出氣筒24的側(cè)壁，該出氣筒24的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)出氣孔25。出氣筒24與導(dǎo)氣管23相連，在升降裝置的作用下，跟隨坩堝21內(nèi)硅液26的高度實(shí)現(xiàn)同步升降。惰性氣體從導(dǎo)氣管23進(jìn)入出氣筒24，惰性氣體再?gòu)某鰵饪?5進(jìn)入硅液表面區(qū)域，帶走硅液26表面上的雜質(zhì)氣體。由于出氣孔25均開(kāi)設(shè)在出氣筒24的側(cè)壁上，所以保證了橫排方向的氣流方式，基本消除了氣流對(duì)硅液26表面的沖擊，在鑄錠長(zhǎng)晶過(guò)程中，保證平整的界面，從而提高硅錠的排雜效果，提高硅錠的質(zhì)量。
[0024]出氣筒24與導(dǎo)氣管23相連，上蓋板22穿過(guò)導(dǎo)氣管23且位于出氣筒24的上方，且固定于鑄錠爐內(nèi)的隔熱籠的頂部。該上蓋板22的邊寬大于坩堝21的外徑，可以防止在鑄錠過(guò)程中有顆粒狀的雜質(zhì)掉入硅液26中。上蓋板22與坩堝21不接觸，使得上蓋板22與坩堝21之間形成出氣口 27。當(dāng)惰性氣體從出氣孔25排除帶走硅液26表面的雜質(zhì)氣體后，惰性氣體再?gòu)脑摮鰵饪?27排出到坩堝21外。在本實(shí)施方式中，上蓋板22和出氣筒24均采用石墨材質(zhì)制成，在其他實(shí)施方式中，還可以使用CC復(fù)合材料、氮化硅等材質(zhì)制成，此處不做具體限定。
[0025]出氣孔25在出氣筒24的側(cè)壁上從上到下依次開(kāi)設(shè)，且從上到下該出氣孔25依次增大。在鑄錠過(guò)程中，硅液26的高度會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化，而出氣筒24則在升降裝置的作用下跟蹤硅液26的液面做升降運(yùn)動(dòng)，且靠近硅液26的出氣孔25比較大，保證了橫向氣流量大，盡可能使惰性氣體吹到硅液26四周來(lái)帶走雜質(zhì)氣體，且自上而下的出氣孔25出來(lái)的氣流，防止了渦流的產(chǎn)生。出氣筒24呈圓錐狀，在圓錐狀的出氣筒24側(cè)壁上開(kāi)設(shè)出氣孔25更加有利于雜質(zhì)氣體隨惰性氣體排除到出氣筒24的周圍。在其他實(shí)施方式中，出氣筒24還可以是圓柱狀，只要可以滿足其相應(yīng)的功能即可，此處不做具體限定。出氣筒24的最長(zhǎng)邊寬小于坩堝21的內(nèi)徑，這樣可以確保出氣筒24隨導(dǎo)氣管23在升降裝置的帶動(dòng)下做升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，出氣筒24不會(huì)碰到坩堝21內(nèi)壁。出氣筒24跟蹤硅液26液面做升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，在10至300毫米高度內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
[0026]本實(shí)用新型還提供一種鑄錠爐，該多晶硅鑄錠爐包括坩堝和置于坩堝21上方的進(jìn)氣排雜裝置。該進(jìn)氣排雜裝置可包括前述圖2、圖3和圖4中所述實(shí)施方式中所有技術(shù)方案，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)可參照前述實(shí)施方式，在此不做贅述。由于采用了前述進(jìn)氣排雜裝置的方案，本實(shí)用新型提供的帶有進(jìn)氣排雜裝置的多晶硅鑄錠爐可以有效排除硅液26表面處的雜質(zhì)氣體，同時(shí)還消除了氣流對(duì)硅液26表面的沖擊，保證了硅液26表面的排雜方向，從而提高了鑄錠的排雜效果。
[0027]在多晶鑄錠過(guò)程中，鑄錠加熱后，坩堝21內(nèi)的硅料開(kāi)始熔化，隨著硅料熔化，高度逐漸下降，升降裝置帶動(dòng)出氣筒24也隨之下降直至熔化結(jié)束，出氣筒24下降到硅液26表面附近。長(zhǎng)晶開(kāi)始后，隨著硅錠高度的升高，升降裝置帶動(dòng)出氣筒24隨之提升，來(lái)保證出氣筒24側(cè)壁最下方出氣孔25吹出的惰性氣體在硅液26的表面，并能及時(shí)帶走硅液26表面的雜質(zhì)氣體，從而保證鑄錠過(guò)程中最少的雜質(zhì)氣體融入硅液26內(nèi)部。
[0028]上述進(jìn)氣排雜裝置及其鑄錠爐，出氣筒24連接在導(dǎo)氣管23上，且可隨導(dǎo)氣管23升降。加熱后，出氣筒24隨著坩堝21內(nèi)的硅液26的高度升降而升降，通入導(dǎo)氣管23內(nèi)的惰性氣體從出氣筒24上的出氣孔25排出從而帶走硅液26表面處的雜質(zhì)氣體。出氣孔25開(kāi)設(shè)在出氣筒24的側(cè)壁上保證了橫排方向的氣流方式，從而消除了氣流對(duì)硅液26表面的沖擊，在鑄錠長(zhǎng)晶過(guò)程中，保證了硅液26表面的排雜方向，從而提高鑄錠的排雜效果。
[0029]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種進(jìn)氣排雜裝置，其特征在于，包括上蓋板、穿過(guò)所述上蓋板的導(dǎo)氣管及帶動(dòng)所述導(dǎo)氣管升降的升降裝置，所述導(dǎo)氣管連接有位于所述上蓋板下方的出氣筒，所述出氣筒側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)出氣孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣排雜裝置，其特征在于，所述出氣孔的大小從上到下依次增大，所述出氣孔為圓孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣排雜裝置，其特征在于，所述出氣筒的側(cè)壁與所述上蓋板垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣排雜裝置，其特征在于，所述出氣筒呈圓柱狀或者圓錐狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣排雜裝置，其特征在于，所述導(dǎo)氣管呈圓柱狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣排雜裝置，其特征在于，所述導(dǎo)氣管的升降范圍是10毫米至300毫米。
7.一種鑄錠爐，包括坩堝，其特征在于，還包括進(jìn)氣排雜裝置，所述進(jìn)氣排雜裝置位于所述坩堝上方，所述進(jìn)氣排雜裝置包括上蓋板、穿過(guò)所述上蓋板的導(dǎo)氣管及帶動(dòng)所述導(dǎo)氣管升降的升降裝置，所述導(dǎo)氣管連接有位于所述上蓋板下方的出氣筒，所述出氣筒側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)出氣孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑄錠爐，其特征在于，所述上蓋板邊寬大于所述坩堝的外徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑄錠爐，其特征在于，所述出氣筒的外徑小于所述坩堝的內(nèi)徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑄錠爐，其特征在于，所述上蓋板與所述坩堝之間具有出氣□。
【文檔編號(hào)】C30B29/06GK203715787SQ201420063696
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月12日
【發(fā)明者】郭曉琛, 張帥, 游達(dá), 鄭循強(qiáng), 胡亞蘭, 朱常任, 程愛(ài)菊 申請(qǐng)人:江蘇協(xié)鑫硅材料科技發(fā)展有限公司