[实用新型]一种多晶硅定向长晶热场结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多晶硅定向长晶热场结构，属太阳能多晶硅晶体的定向生长热场结构技术领域。

背景技术

硅(Si)是一种半导体元素，太阳能硅电池片就是利用这一特性，在硅表面形成光伏特效应，产生电能。为制备太阳能电池片，需要将多晶硅原料重熔后定向凝固，然后切片做成电池片组件。为实现多晶硅的定向长晶凝固过程，需要一个能稳定长晶的热场，构成多晶硅长晶热场的主要部件是保温隔热笼体、以及置于其内部的加热器、热交换台，根据需要，还可以有通水冷却块。保温隔热笼体是一个四方六面体，主要是保证热场温度能维持起来，根据技术设计，可以将底板、顶板、四侧板分开做成部件，以实现运动需要；加热器主要是提供热场升温所需要的热能；热交换台作为多晶硅原料的工作平台，起散热作用；通水冷却块因其内部通有水冷却剂，在个别技术方案中是作为强制冷却作用而存在的。为描述方便，可以将现有的多晶硅定向长晶热场技术分为侧板提拉法，隔板抽拉法等。

侧板提拉法主要是将构成热场的保温隔热笼体的四侧板设计为一个运动部件，侧板往下运动可以将多晶硅重熔长晶的热场封闭起来，通电使热场里的加热器升温，以加热熔化多晶硅原料；侧板部件往上提升，则打开热场腔室，暴露出热交换台，形成热场垂直温度梯度，通过一定的工艺步骤，实现定向长晶过程。隔板抽拉法是将构成热场的保温隔热笼体的中间设置一组保温隔热隔板，将热场底部的通水冷却块与热交换台隔开，当多晶硅原料完全熔化后，按一定工艺步骤抽去中间的隔热隔板，使通水冷却块与热交换台发生热交换，形成热场垂直温度梯度，实现定向长晶过程。上述的两种方法，虽然都能达到晶体定向生长的目的，但都存在结构复杂，能耗偏高，热冲击大，长晶缓慢，晶体生长质量差等问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种设计合理，结构简单，定向长晶效果好的多晶硅定向长晶热场结构。

本实用新型为一种多晶硅定向长晶热场结构，包括保温隔热笼体，置于保温隔热笼体内的加热器和热交换台，其特征在于保温隔热笼体的底部还设有可上下垂直运动的保温隔热底板，保温隔热笼体和保温隔热底板形成一个腔室。

所述的保温隔热笼体底部可与保温隔热底板的表面直接连接。所述的保温隔热笼体底部可为L型结构并与保温隔热底板两端错位连接。所述的保温隔热底板两端可为L型结构并与保温隔热笼体底部错位连接。

所述的保温隔热底板可在支撑导杆的作用下上下垂直运动。

所述保温隔热笼体的侧面与热交换台之间还设有保温隔热隔板。

所述的加热器和保温隔热底板分别由外设的控制器控制。

本实用新型经多次计算机模拟与反复试验比较，通过保温隔热笼体底部保温隔热底板的升降式结构设置，来获得多晶硅定向长晶所需要的工艺手段，与现有技术相比，具有以下突出优点和积极效果：

1、结构简单，升降式的保温隔热底板重量轻，运动方式单一，与热场外部其他结构部件非常容易整合；而且保温隔热底板与保温隔热笼体的交接面少，减少了运动时因相互之间摩擦产生的粉尘对高纯多晶硅原料的污染；

2、通过计算机模拟和实际测试，热场垂直温度梯度更为理想，结晶趋势朝理想化发展，排杂效果好；

3、热冲击小，硅液结晶时内应力小，结晶位错率低。保温隔热笼体底部保温隔热底板向下运动时，不会造成热场腔室内温度的急剧下降，且由于通过计算机模拟优化，使得晶体生长界面水平高度基本一致，结晶应力小，位错可能性低；

4、能耗低，在加热器两端设置保温隔热隔板，把腔室分隔成上下两部分，在保温隔热底板向下运动后，能进一步阻挡腔室上半部对外散热，从而减少加热器的加热功率，降低电能消耗。实际检测，结晶功率相比可降低20％之多；

5、本实用新型使热场结构的整体设计更趋合理简单，使得加热(加热器功率)与散热(底板下降量)位于不同的区域，两个量值相互干扰性降低，在控制上更容易实现两个量值的动态调整，从而最大化实现长晶速度。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构剖视图；

图2为图1所示B处L型保温隔热笼体底部的结构示意图；

图3为图1所示B处L型保温隔热底板的结构示意图；

图4为本实用新型的工作原理图。

具体实施方式