[发明专利]一种用于铸锭坩埚的复合式护板

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于铸锭坩埚的复合式护板。

背景技术

目前晶体硅太阳能电池占据着光伏产业的主导地位。而硅片的成本占到了单/多晶体硅成本的一半以上，因此降低硅片的成本，提高硅片的质量，对于光伏行业的发展有着极其重要的意义。

常规的多晶硅中，晶粒的随机取向使其难以对所得到的晶片表面进行纹饰。纹饰用于通过减少光反射和提高透过电池表面光能的吸收来提高电池效率。此外，多晶硅晶粒之间边界（晶界）上形成的“扭折”倾向于以簇或位错线形式成为结构缺陷的核，这些位错和位错的吸杂效应会引起多晶硅制成的电池中载流子快速复合，从而导致电池效率降低。铸造单晶硅技术是一种新型的单晶生长方式，这种方法采用与多晶铸锭炉类似的设备进行单晶硅的生长。铸造单晶硅的基本工艺过程是将硅熔体从石英坩埚底部开始缓慢冷却生长成一个单晶的方锭，而铸造单晶硅工艺与传统多晶硅铸锭工艺最大的不同在于铸造单晶硅工艺需要在石英坩埚底部排列一层籽晶，这种技术既具有单晶硅材料低缺陷、高转换效率的优点，又具有铸锭技术高产量、低能耗、低光致衰减的优点。简单地说，这种技术就是用多晶硅的成本，生产单晶硅的技术。通过铸锭单晶硅技术，可以使多晶铸锭炉生产出接近直拉单晶硅的准单晶。在不明显增加硅片成本的前提下，使电池效率提高1%以上。

铸造准单晶技术先把籽晶，硅料掺杂元素放置坩埚中，籽晶一般位于坩埚底部。随后加热融化硅料，并且保持籽晶不被完全融掉。最后控制降温，调节固液相的温度梯度，确保单晶从籽晶位置开始生长。这种技术的难点在于确保在第二步融化硅料阶段，籽晶不被完全融化，还有控制好温度梯度的分布，这个是提高晶体生长速度和晶体质量的关键。虽然铸造准单晶技术已经得到了产业化生产，但是目前仍然存在问题，即铸锭的良率目前较低，只有大约在40%~60%之间，主要是由于铸锭边角多晶的产生严重影响了铸锭的利用率。边角多晶的形成主要与固定侧加热有关，导致产生了侧面温度梯度，侧面温度梯度的存在导致坩埚边角部位产生多晶，若能在侧面形成向上温度梯度，则可以抑制侧面成核，形成全单晶。因此如何减少坩埚侧面的热传递系数，或者增大坩埚垂直方向的热传递系数，减小侧面热传递系数与垂直方向热传递系数的比例，提高铸锭的良率，成为一个需要解决的问题。

发明内容

为克服传统的坩埚护板因为隔热效果不好而使坩埚内部存在较大侧面温度梯度导致铸锭良率较低的问题，本发明提供一种用于铸锭坩埚的复合式护板。

本发明的技术方案如下:

一种用于铸锭坩埚的复合式护板，包括侧板和底板，其特征在于：所述侧板分上下两部分，上半部分由石墨制成，下半部分由隔热材料制成。

优选的，上半部分和下半部分的厚度是一样的，以便于制造。

另一种优选的实施方式，下半部分的厚度可以是从上到下逐渐增加的，以取得更好的温度梯度。

优选的，隔热材料可以选用氧化锌、氧化锆或者碳化硅中的任意一种。上述这些材料隔热性能好，高温下稳定性好。

侧板的下半部分的高度与铸锭的高度一样，以达到较好的隔热效果。

本发明进一步的改进方式还包括对铸锭坩埚的复合式护板的底板的改进，底板包括环状边缘部分和中间部分，环状边缘部分为石墨制成，中间部分由导热系数高于石墨的材料制成。

优选的，底板的中间部分由金属钨或者钼制成。

优选的，底板的形状是正方形，底板的中间部分也是正方形，实践证明：正方形的底板使用性能最好。

优选的，底板的中间部分的截面能够容纳铸锭的横截面，以达到较佳的散热效果。

进一步的，一种用于铸锭坩埚的复合式护板，包括底板，底板包括环状边缘部分和中间部分，环状边缘部分为石墨制成，中间部分由导热系数高于石墨的材料制成。还包括底座，所述底座包括上平面部分，上平面部分与底板的中间部分的制造材料相同，底座的上平面部分和所述底板的中间部分是焊接在一起或者整体铸造的。

采用本发明所述的铸造单晶硅的坩埚护板，可以明显改善铸锭硅料内部传热的效果，抑制横向热流的产生，提高了垂直方向的热传递系数，有效地抑制了边角多晶的形成，从而提高铸锭的整个收益率。

附图说明

图1示出传统坩埚护板的示意图；

图2示出本发明坩埚护板第一实施例的示意图；

图3示出本发明坩埚护板第二实施例的示意图；

图4示出采用传统的坩埚护板的热传导示意图；

图5示出采用本发明的坩埚护板的热传导示意图；

图6示出本发明提供的第三实施例的示意图。