一種硅錠鑄造裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硅錠鑄造裝置，該硅錠鑄造裝置包括坩堝和墊片，其中，坩堝用于容納鑄造硅錠的原材料，墊片放置于坩堝的底部，且該墊片背離坩堝底面的第一表面上設(shè)置有若干凹坑，凹坑在第一表面上均布，墊片的材料熔點高于硅錠材料的熔點；在硅錠制備過程中，墊片第一表面上設(shè)置的凹坑就充當了長晶初期的成核點，凹坑在第一表面上規(guī)則均布，使得硅錠長晶初期成核均勻，晶粒向上生長，最終整錠晶粒也較為均勻；這樣，第一表面上的凹坑充當了硅錠長晶出氣的成核點，長晶是否均勻與坩堝底部的溫度無關(guān)，打破了坩堝底部溫度對長晶均勻性的決定性影響，在無法改善坩堝底部溫度均勻性時，提高晶體的成核規(guī)律性，從而提高長晶均勻性，進而提高硅錠品質(zhì)。
【專利說明】一種娃錠鑄造裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硅錠制備設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種硅錠鑄造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界范圍內(nèi)能源危機的爆發(fā)，風力和太陽能等可再生能源得到越來越廣泛的應用，從而帶動了可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展。在眾多的可再生能源中，太陽能分布較為廣泛，且從我國的地理分布情況來看，我國大部分地區(qū)的太陽能輻射量都比較豐富，因此，太陽能的開發(fā)和應用更為便捷。
[0003]在太陽能光伏領(lǐng)域，采用定向凝固的方法生產(chǎn)多晶硅錠是最普遍的方法，即在熔模鑄造中建立特定方向的溫度梯度，使熔融合金沿著與熱流相反的方向按照要求的結(jié)晶取向凝固的一種鑄造工藝。多晶鑄錠的定向固凝利用硅錠底部溫度較低，頂部溫度較高的特性，使硅錠從底部向上定向生長。在生產(chǎn)硅錠時需要在坩堝底部均勻、平整地噴涂氮化硅涂層，并將具有涂層的坩堝進行烘烤預熱，而后在坩堝內(nèi)裝料，繼而進行鑄錠爐生產(chǎn)，硅錠出爐后即完成鑄徒環(huán)節(jié)。
[0004]但是，原料在長晶初期，坩堝的底部溫度無法精準控制，坩堝底部的溫度不均勻； 而由于氮化硅涂層十分均勻，原料長晶是否均勻主要取決于坩堝底部的溫度，坩堝底部的溫度均勻則長晶均勻，坩堝底部的溫度不均則長晶不均，因此，坩堝底部溫度的不均導致晶體的成核無規(guī)律可言，晶核的形成是隨機性的，沒有規(guī)律，則成核后晶體從坩堝底部向上生長出的晶粒也是不均勻的，最終造成整個硅錠晶粒分布不均，整錠品質(zhì)相對較差，造成最終的電池效率相對較低。
[0005]因此，如何打破坩堝底部溫度對長晶均勻性的決定性影響，在無法改善坩堝底部溫度均勻性時，提聞晶體的成核規(guī)律性，從而提聞長晶均勻性，進而提聞娃淀品質(zhì)，就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種硅錠鑄造裝置，其打破了坩堝底部溫度對長晶均勻性的決定性影響，在無法改善坩堝底部溫度均勻性時，提高晶體的成核規(guī)律性，從而提高長晶均勻性，進而提聞娃淀品質(zhì)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種硅錠鑄造裝置，該坩堝鑄造裝置包括坩堝， 還包括放置于所述坩堝底部的墊片，所述墊片背離所述坩堝底面的第一表面上設(shè)置有若干凹坑，所述凹坑在所述第一表面均布，且所述墊片的材料熔點高于硅錠的材料熔點。
[0008]優(yōu)選地，所述第一表面的形狀為正方形。
[0009]優(yōu)選地，所述第一表面的正方形邊長為100mm-150mm。
[0010]優(yōu)選地,所述墊片的厚度為2mm-10mm。
[0011]優(yōu)選地，所述墊片朝向所述坩堝底面的第二表面與所述坩堝底面相貼合。
[0012]優(yōu)選地，所述墊片的材料為碳化硅。[0013]優(yōu)選地，所述墊片有多片，且各所述墊片均布于所述坩堝的底部。
[0014]本發(fā)明所提供的硅錠鑄造裝置包括坩堝和墊片，其中，坩堝用于容納鑄造硅錠的原材料，墊片放置于坩堝的底部，且該墊片背離坩堝底面的第一表面上設(shè)置有若干凹坑，凹坑在第一表面上均布，墊片的材料熔點高于硅錠材料的熔點；在硅錠制備過程中，墊片第一表面上設(shè)置的凹坑就充當了長晶初期的成核點，凹坑在第一表面上規(guī)則均布，使得硅錠長晶初期成核均勻，晶粒向上生長，最終整錠晶粒也較為均勻；這樣，第一表面上的凹坑充當了硅錠長晶出氣的成核點，長晶是否均勻與坩堝底部的溫度無關(guān)，打破了坩堝底部溫度對長晶均勻性的決定性影響，在無法改善坩堝底部溫度均勻性時，提高晶體的成核規(guī)律性，從而提聞長晶均勻性，進而提聞娃品質(zhì)。
[0015]在一種優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明所提供的硅錠鑄造裝置中，其墊片的材料優(yōu)選為碳化硅；碳化硅材質(zhì)的熔點為2730°C，遠遠高于硅的熔點1420°C，鑄造硅錠過程中碳化硅不會熔化，墊片清洗后可以重復利用，提高了裝置的利用率，同時也保證了硅錠產(chǎn)品的純凈度。
[0016]在另一種優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明所提供的墊片有多片，且各墊片均布于坩堝的底部；這樣，可以根據(jù)生產(chǎn)硅錠的開方規(guī)格選擇墊片的數(shù)目，如硅錠開方后硅塊為二十五塊，則需要對應擺放二十五個同類型的薄片，開方后硅塊塊數(shù)為三十六塊，則需要對應擺放三十六個同類型的薄片，以此類推，保證了開方后每塊硅錠的品質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所提供的墊片一種【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明所提供的墊片擺放在坩堝底部時的效果圖。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明的核心是提供一種硅錠鑄造裝置，其打破了坩堝底部溫度對長晶均勻性的決定性影響，在無法改善坩堝底部溫度均勻性時，提高晶體的成核規(guī)律性，從而提高長晶均勻性，進而提聞娃淀品質(zhì)。
[0020]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0021]圖1為本發(fā)明所提供的墊片一種【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所提供的墊片擺放在坩堝底部時的效果圖。
[0022]在一種【具體實施方式】中，本發(fā)明所提供的硅錠鑄造裝置包括坩堝和墊片1，其中， 坩堝用于容納鑄造硅錠的原材料，墊片I放置于坩堝的底部，且該墊片I背離坩堝底面3的第一表面上設(shè)置有若干凹坑2，凹坑2在第一表面上均布，墊片I的材料熔點高于硅錠材料的熔點；在硅錠制備過程中，墊片I第一表面上設(shè)置的凹坑2就充當了長晶初期的成核點， 凹坑2在第一表面上規(guī)則均布，使得硅錠長晶初期成核均勻，晶粒向上生長，最終整錠晶粒也較為均勻；這樣，第一表面上的凹坑2充當了硅錠長晶出氣的成核點，長晶是否均勻與坩堝底部的溫度無關(guān)，打破了坩堝底部溫度對長晶均勻性的決定性影響，在無法改善坩堝底部溫度均勻性時，提聞晶體的成核規(guī)律性，從而提聞長晶均勻性，進而提聞娃淀品質(zhì)。
[0023]顯然地，為保證鑄錠工藝的順利進行，墊片I應該是極薄的片狀結(jié)構(gòu)，厚度大致在2mm-1Omm左右,且各處厚度應大體相等。
[0024]由于硅錠多為方形結(jié)構(gòu)，與此相適應，墊片I的第一表面的形狀為正方形。墊片I 的與第一表面平行的各處橫截面形狀可以均為正方形，且與第一表面的正方形相同規(guī)格。
[0025]當?shù)谝槐砻鏋檎叫螘r，其上設(shè)置的凹坑2呈矩形矩陣排列，各相鄰兩凹坑2之間的距離均相等。凹坑2的數(shù)目越多越密集，長晶時成核的均勻性越好，但也應考慮到生產(chǎn)成本等情況，凹坑2具體數(shù)目應根據(jù)實際使用情況確定，在此不再贅述。
[0026]從理論上來講，墊片I的橫截面形狀也不局限于為正方形，也可以為其他規(guī)則或者不規(guī)則的形狀，例如長方形、圓形等。
[0027]第一表面的正方形邊長可以大致為100mm-150mm，以便與硅錠的產(chǎn)品規(guī)格相適應。
[0028]需要指出的是，墊片I的厚度、長寬、凹坑2數(shù)目等具體規(guī)格應根據(jù)待制備硅錠的規(guī)格確定，在此不做限定。
[0029]上述墊片I朝向坩堝底面3的第二表面與坩堝底面3相貼合，該第二表面應該盡可能光滑，以防止破壞坩堝的氮化硅涂層，
[0030]在上述【具體實施方式】中，墊片I的材料優(yōu)選為碳化硅；碳化硅材質(zhì)的熔點為 2730°C，遠遠高于硅的熔點1420°C，鑄造硅錠過程中碳化硅不會熔化，墊片I清洗后可以重復利用，提高了裝置的利用率，同時也保證了硅錠產(chǎn)品的純凈度。
[0031]墊片I的材料也不局限于碳化硅，只要墊片I材質(zhì)的熔點高于硅錠材質(zhì)的熔點，墊片I不會再鑄錠過程中融化即可，例如墊片I的材料也可以為氮化硅或者高熔點樹脂材料
坐寸o
[0032]在上述【具體實施方式】中，本發(fā)明所提供的墊片I有多片，且各墊片I均布于坩堝底面3 ;這樣，可以根據(jù)生產(chǎn)硅錠的開方規(guī)格選擇墊片I的數(shù)目，如硅錠開方后硅塊為二十五塊，則需要對應擺放二十五個同類型的薄片，開方后硅塊塊數(shù)為三十六塊，則需要對應擺放三十六個同類型的·薄片，以此類推，保證了開方后每塊硅錠的品質(zhì)。
[0033]下面以上述【具體實施方式】為例，簡述本發(fā)明所提供的硅錠鑄造裝置的加工過程。
[0034]在裝料前，先在噴涂好的坩堝底部擺放多塊規(guī)則的碳化硅材質(zhì)的墊片I，墊片I的厚度在2-10mm,墊片I為正方形,邊長在IOOmm至155mm之間，該墊片I的第二表面為光滑面，第一表面上開設(shè)有規(guī)則排列的凹坑2 ;擺放時光滑的第二表面接觸坩堝底部，防止破壞氮化硅涂層，多塊墊片I均勻規(guī)則的擺放在坩堝底部，擺放數(shù)量根據(jù)生產(chǎn)硅錠的開方規(guī)格定，如硅錠開方后硅塊為二十五塊，則需要對應擺放二十五個同類型的墊片1，開方后硅塊塊數(shù)為三十六塊，則需要對應擺放三十六個同類型的墊片1，以此類推；然后進行裝料的操作，直至將坩堝內(nèi)裝入預期重量的硅料，裝料完成后進行鑄錠生產(chǎn)工作。
[0035]需要指出的是，文中所述“第一、第二”等序數(shù)詞是為了區(qū)分相同名稱不同結(jié)構(gòu)，不表示某種順序，更不應理解為任何限定。
[0036]以上對本發(fā)明所提供的一種硅錠鑄造裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種硅錠鑄造裝置，包括坩堝，其特征在于，還包括放置于所述坩堝底部的墊片(1)，所述墊片(I)背離坩堝底面(3)的第一表面上設(shè)置有若干凹坑(2)，所述凹坑(2)在所述第一表面均布，且所述墊片(I)的材料熔點高于硅錠的材料熔點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅錠鑄造裝置，其特征在于，所述第一表面的形狀為正方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅錠鑄造裝置，其特征在于，所述第一表面的正方形邊長為 100mm-150mmo
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅錠鑄造裝置，其特征在于，所述墊片(I)的厚度為 2mm_IOmmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅錠鑄造裝置，其特征在于，所述墊片(I)朝向所述坩堝底面(3)的第二表面與所述坩堝底面(3)相貼合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的硅錠鑄造裝置，其特征在于，所述墊片(I)的材料為碳化硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的硅錠鑄造裝置，其特征在于，所述墊片(I)有多片，且各所述墊片(I)均布于所述坩堝底面(3 )。
【文檔編號】C30B28/06GK103590105SQ201310603804
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】劉華, 龐海濤, 張英, 王丙寬, 張小建 申請人:天津英利新能源有限公司