[实用新型]晶硅铸锭加热器

说明书

本实用新型涉及一种晶硅铸锭加热器，包括顶部加热器，中间区域厚度大、电阻小，四周边缘区域厚度小、电阻大；侧部加热器，中上部区域厚度大、电阻小，侧部加热器的下部区域厚度小、电阻大。顶部加热器的四周边缘区域电阻大，能增加顶部加热器四周边缘区域发热量以补偿该区域的辐射散热量，使顶部加热器温度均匀；侧部加热器的下部区域电阻大，能增加侧部加热器下部区域发热量以补偿侧部加热器下部区域的辐射散热量，使侧部加热器温度均匀；由于顶部加热器和侧部加热器均温度均匀，铸锭过程中，能减轻冷壁效应和坩埚侧壁形核，使长晶界面较平缓长晶速率波动更小，进而减少坩埚涂层向晶锭中的扩散，减小晶锭中上部位错缺陷，提高多晶硅锭质量。

技术领域

本实用新型涉及晶硅太阳能中晶硅铸锭制备领域，特别是涉及一种晶硅铸锭加热器。

背景技术

随着煤炭、石油、天热气等非可再生化石能源的不断减少，能源危机日益加剧，而由于化石能源的大量开采和肆意使用，环境污染问题日益严重。开发和使用替代化石能源的可再生的清洁无污染的新能源成为解决能源危机的最有效途径。太阳能具有清洁无污染且取之不尽用之不竭等优点，是化石能源的理想替代能源。

工业化生产的多晶硅铸锭的加热器一般使用等静压高纯石墨加热器和CC材质加热器，多分为顶部加热器和侧部加热器两部分，长晶工艺使用温度控制即根据顶部加热器上侧安装的热电偶检测温度数据调控加热器功率的输出，同时控制隔热笼开度调节硅锭中的温度梯度分布，形成纵向温度梯度，促进柱状晶生长。

辐射传热是多晶硅铸锭过程中最重要的传热方式，加热器通过热辐射向硅料传递热量，使坩埚中原生硅料获取热量熔化形成硅液，硅液也是通过辐射传热与炉壁进行热交换形成纵向温度梯度生长硅晶体。然而,长晶过程中加热器向硅锭辐射强度的差异性使长晶过程硅锭边缘区域温度较中间区域低，长晶前期固液界面呈“W”状，冷壁效应明显，而长晶后期长晶速率较前期慢，边角长晶耗时较多，固液界面较凸。冷壁效应容易导致坩埚侧部形核和斜长晶，引入坩埚涂层中杂质，固液界面较凸则使硅锭头部位错较多，影响硅锭质量和转换效率。

传统设计中,为了降低冷壁效应的影响,也提出了一些方案。如将侧部加热器设置为上下方式布置的组合式，通过控制侧部下加热器的发热功率来降低冷壁效应的影响。但是这种方式对侧部加热器的安装布置提出较多要求，也存在诸多的不便利。

实用新型内容

基于此，有必要针对辐射传热造成冷壁效应,影响硅锭质量和转换效率的问题，提供一种晶硅铸锭加热器。

一种晶硅铸锭加热器，包括：

顶部加热器，所述顶部加热器的中间区域厚度大、电阻小，四周边缘区域厚度小、电阻大；

侧部加热器，所述侧部加热器的中上部区域厚度大、电阻小，所述侧部加热器的下部区域厚度小、电阻大。

上述加热器,顶部加热器的四周边缘区域电阻更大，如此能够增加顶部加热器四周边缘区域发热量以补偿该区域的辐射散热量，减小顶部加热器四周边缘区域和中间区域的温度差；侧部加热器的下部区域电阻更大，能增加侧部加热器下部区域发热量以补偿侧部加热器下部区域的辐射散热量，减小侧部加热器20中上部区域和下部区域的温度差；由于顶部加热器和侧部加热器均温度均匀，铸锭过程中，能减轻冷壁效应和坩埚侧壁形核，减小边角长晶耗时，使长晶界面较平缓长晶速率波动更小，进而减少坩埚涂层向晶锭中的扩散，减小晶锭中上部位错缺陷，提高多晶硅锭质量，提高转换效率。

在其中一个实施例中，所述顶部加热器的上表面具有厚度差，所述顶部加热器的下表面为平面，所述顶部加热器的上表面的等厚线形成以所述顶部加热器的中心点为圆心的同心圆。

在其中一个实施例中，所述同心圆呈梯度分布，且自所述中间区域至所述四周边缘区域，所述梯度分布由密变疏。

在其中一个实施例中，所述顶部加热器的最外侧的等厚线为所述顶部加热器的外接圆，且相邻的所述等厚线半径差范围为100mm～260mm。