[实用新型]一种晶硅铸锭炉移动幕门装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及特种晶体制造领域，具体地说是一种晶硅铸锭炉移动幕门装置。

背景技术

热交换法制备晶硅太阳能电池片在光伏行业蓬勃发展的今天成了最主要的技术手段，综合既有技术的发展方向，晶硅太阳能电池片越来越趋向于如何获取有着较高转化效率的高效多晶片和类单晶硅片。

研究发现，高效多晶片都具有成核大小合适，晶粒分布均匀，取向优质、定向垂直度高，晶粒连续性好、位错密度低等结构特点。进一步发现，在晶体的成核阶段，具有高冷却速率的热场更有利于取向优质的晶面生长，并在随后的生长阶段，低的冷却速率又更能保证优质晶面的晶粒连续生长，并能保证较低的位错密度。

类单晶硅一般指通过在炉内布置单晶籽晶，然后通过铸造工艺手段获得的具有部分单晶特征的晶体，由于采用优质晶向的晶面引晶，单体晶粒大，晶界少，位错密度低以及在后道电池工艺中，可以更多的借鉴单晶电池工艺技术，类单晶硅电池片也有着非常不错的转换效率。但类单晶铸锭中也需要控制生长的固液界面平整度以及生长的低冷却速率。

综上所述，现代的硅片制备技术，对晶硅铸锭炉的热场提出了这么一个要求：可控的高低冷却速率保证不同阶段生长的需求，均匀的散热保证固液界面的平整。而这关键之处无外乎都体现为热门的结构形式以及控制方式上。

目前行业中的多种热门结构主要有以下几种：

1.隔热笼提升法，由四周一圈的保温绝热衬板构建的可活动隔热笼与固定的上下保温隔热屏之间形成可开合的结构，其中隔热笼与底屏的开合间距成为热量辐射的主要通道，控制上也主要是对这间距的大小、速率做相应的匹配。见图1；其中A为炉体冷壁，B为隔热笼，C为热交换台，D为隔热底屏，E为加热器，F为隔热顶屏。

2.隔热底屏下降法，与上述类似，不同的在于活动部件为保温绝热底屏，控制也类同，着眼于间距的大小、速率匹配。见图2；其中A为炉体冷壁，B为隔热笼，C为热交换台，D为隔热底屏，E为加热器。

3.隔热底屏抽拉法，大体结构也同上类似，不同之处在于活动部件为保温绝热屏往侧边抽拉。控制上只对底屏做闭合、抽开两个动作。见图3；其中A为炉体冷壁，B为隔热笼，C为热交换台，D为隔热底屏，E为加热器，G为换热板。

4.底屏百叶旋转法，保温绝热底屏被分割成多片百叶结构，控制百叶的旋转角度、旋转速度影响晶体的生长。见图4；其中A为炉体冷壁，B为隔热笼，C为热交换台，D为隔热底屏，E为加热器，G为换热板。

根据热交换法的基本原理，辐射量的大小决定了单位时间内通过热交换台和换热板之间的能量。而保证辐射量                                                的参数中，若保持材料一致性，那么辐射角F和辐射面积A成为主要的可变参数，通过调整散热区域的结构，可以起到完善热场的作用。

通过数据对比第1、第2种两者热门方式和第3种的热场底部辐射通道，就能明显看出两者之间的优劣之处。在铸锭炉的辐射模型中，高温热交换台作为辐射源，下底面温度标记为，换热板上表面作为辐射接受面表面温度约为常温，标记为。

如图5所示，A1面与A4面形成的辐射角表示热交换台对水冷炉壁的辐射通道。而A1面与A5面形成的辐射角用表示，图中形成的虚线框表示辐射腔体。其中A为炉体冷壁，B为隔热笼，C为热交换台，G为换热板，E为加热器。

图中所示数值为一典型性特例，用以说明辐射角的变化规律。

用L1表示热交换台底部和A5面之间的距离；L2表示L1中保温材料部分所占高度，A1表示热交换台底部面积，A2表示隔热底屏下降法中底部绝热板接受面积，同时也是隔热底屏抽拉法热门打开后水冷铜板所接受辐射的面积。r1,r5分别是A1，A5的特征长度。设热交换台下表面面积A1为0.875²m²，底部的换热板面积A5为1.072²m^2,，当底部绝热板处于最大开口位置时，

而从图5中可以得到F_1-2=0；

同时将A1与A3之间的关系近似看成2个互相垂直两长方形表面，故根据积分法确定角系数所描绘的线图中，查得F_1-3=0.07；

从上可以得出，底板对于热交换台辐射源的辐射角是冷壁对于辐射源的2倍以上。当，不变时，第3种隔热底屏抽拉法最大换热量能够达到第1种隔热笼提升法或者隔热底屏下降法最大换热量的2倍以上。