[实用新型]一种改进型多晶硅铸锭坩埚防护装置

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能电池领域，具体涉及一种改进型多晶硅铸锭坩埚防护装置。 

背景技术

目前太阳能光伏使用的多晶硅的制备方法中，定向凝固法由于其产出的硅锭单炉重量大，平均能耗低而得到广泛的应用。在利用定向凝固法进行多晶硅铸造时，需要使用石英坩埚盛装硅原料，将装好硅料的石英坩埚送入铸锭炉中进行加热，完成熔化和定向凝固生长多晶硅的过程。整个过程的最高温度达到1500℃以上，而石英坩埚在超过1200℃的环境下开始软化，因此需要石墨护板进行保护。 

传统的坩埚护板只能起到坩埚保护的作用，一般在石英坩埚四周放置四块石墨护板，利用螺母固定拼接而成。在硅原料熔化和在生长过程中，由于石英坩埚本身质量有瑕疵，或者坩埚在运输途中出现碰撞，或者装料过程对坩埚有磕碰等异常，可能会引起坩埚发生破裂，从而发生溢流事故。溢流事故一旦发生，轻则造成硅料浪费，护板破坏，重则引起安全事故。根据目前传统坩埚护板的使用情况，其不能有效缓解硅锭溢流的发生率；一旦发生溢流时，整个护板会完成损坏，损失巨大。 

专利号为CN202181217U，专利申请名称为坩埚护板改良装置，提供了一种改良后的能避免铸锭工艺中发生溢流的坩埚护板改良装置。其中：每块护板的底部分别设有两个溢流孔，每块护板的顶部分别设置有两个凹型排气槽，护板顶部设置的凹型排气槽具有相同的长宽。从结构来看，与传统的护板没有本质的区别，对溢流的防范和溢流造成的损失都不能起到明显的改善作用。 

因此，寻找一种能减少铸锭过程中溢流的发生率，或能减少溢流造成的损失，又能提高硅锭质量的坩埚护板装置对整个多晶硅铸锭领域具有较大的意义。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种改进型多晶硅铸锭坩埚防护装置，能够减少铸锭过程中溢流的发生率以及能减少溢流造成的损失，能提高硅锭的质量。 

本实用新型的上述技术问题是通过以下技术手段来实现的：一种改进型多晶硅铸锭坩埚防护装置，所述防护装置由上、下两层护板组件叠加组成，所述上、下两层护板组件由多个护板围成，每个护板的底边上均设有溢流孔。 

实际上，为满足不同坩埚高度和装料量的要求，除了将上、下两层护板组件配合使用时，还可以只使用上层护板组件，也可以只使用下层护板组件，还可以根据需要制备不同高度的护板，当需要采用上、下两层护板组件叠加使用时，上、下两层护板组件的长宽尺寸最好相同，厚度最好一致，上、下两层护板组件可以直接自然叠加在一起，采用上、下两层护板组件的设计能更好地和坩埚发生良性接触，减少坩埚在铸锭过程中由于热收缩性不良导致的溢流；如果铸锭过程中出现硅液溢流，底部护板的损坏并不会延伸至上部护板，上部护板可避免受损，从而可很大程度降低护板损坏带来的损失。 

作为本实用新型的一种优选方案，每个护板的底边上设有两个溢流孔。这样设置，使两个溢流孔位置较为靠近坩埚边缘，发生溢流时，能确保硅液最快流出，从而熔断溢流线，发出警报，使现场操作人员及时采取措施，以减少对炉子的损害及溢流造成的损失。 

本实用新型中所述上层护板组件中每个护板的高度相同，其高度为380～500mm，所述下层护板组件中每个护板的高度也相同，其高度为80～160mm。 

作为本实用新型的另一种优选方案，上、下层护板组件中护板的数量均为四个。 

护板和螺母的材质最好由石墨等耐高温，导热性好的材料制备而成，本实用新型所述护板和螺母的材质优选为石墨。 

作为本实用新型的一种改进：在上层护板组件的顶部还设有盖板。这样能有效改善铸锭运行过程中的气体循环，纯化多晶硅生长环境，使硅锭中的杂质含量相对减少，制备的电池转换效率得到改善。 

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点： 

(1)可通过改变坩埚防护装置的使用方式，来满足不同坩埚高度和装料量的要求； 

(2)两层护板组件的设计能更好的和坩埚发生良性接触，减少坩埚在铸锭过程中由于热收缩性不良导致的溢流； 

(3)如果发生溢流，不同高度的溢流孔和两层护板组件的间隙能确保硅溶液在最快时间流出，从而熔断溢流线，发出警报，使现场操作人员及时采取措施，以减少对炉子的损害； 

(4)发生溢流后，底部护板的损坏并不会延伸至上部护板，上部护板可避免受损，从而可很大程度降低护板损坏带来的损失； 

(5)本实用新型中的防护装置可以和盖板结合使用，能有效改善铸锭运行过程中的气体循环，纯化多晶硅生长环境，使硅锭中的杂质含量相对减少，制备的电池转换效率 得到改善。 

附图说明