本實(shí)用新型屬于高效多晶硅片的制造領(lǐng)域，具體涉及一種高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)及采用該平臺(tái)的鑄錠爐。

背景技術(shù)：

在光伏領(lǐng)域的高效多晶硅片的制造過程中，其中鑄錠技術(shù)對(duì)硅片品質(zhì)有決定性作用。鑄錠過程中，由于石墨熱場(chǎng)和硅熔體高溫反應(yīng)，大量碳雜質(zhì)進(jìn)入熔體，在晶錠長(zhǎng)晶過程中由于組分過冷或固液界面呈凹型造成熔體流動(dòng)不暢不能有效推進(jìn)碳雜質(zhì)的偏析，進(jìn)而造成碳濃度過高，從而產(chǎn)生碳化硅雜質(zhì)點(diǎn)，坩堝涂層氮化硅也起到了促使作用，形成了氮化硅和碳化硅共生的雜質(zhì)點(diǎn)。這些雜質(zhì)點(diǎn)需要通過紅外探傷，經(jīng)紅外成像才能看到，確定了位置大小后再行切除，該過程大大影響了鑄錠的成品率，影響多晶硅錠的質(zhì)量。

傳統(tǒng)熱交換平臺(tái)（DS塊）是個(gè)方塊結(jié)構(gòu)，方塊各個(gè)表面都為水平面，在長(zhǎng)晶過程中由于坩堝冷壁現(xiàn)象等原因容易造成坩堝內(nèi)下部已經(jīng)結(jié)晶的固態(tài)硅與坩堝內(nèi)上部熔體狀態(tài)的硅之間形成的固液界面呈〝W〞或〝凹〞形，不利于鑄錠過程中的應(yīng)力釋放和雜質(zhì)向邊緣運(yùn)動(dòng)和偏析，從而在晶體中形成雜質(zhì)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決目前鑄錠過程中硅原料過冷或熔體流動(dòng)不暢等原因造成晶錠品質(zhì)差、成品率低的問題，提供一種高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)及鑄錠爐。

為了達(dá)到上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)，包括平板，其特征在于，所述平板包括上表面、下表面和側(cè)面，所述側(cè)面設(shè)于上表面、下表面之間，所述下表面設(shè)有向上表面方向凹陷的凹槽，所述凹槽設(shè)于下表面中部。

本方案的熱交換平臺(tái)通過在下表面設(shè)置向上的凹面也就是凹槽，這樣形狀的熱交換平臺(tái)由于底部的中間部分薄、外沿厚，當(dāng)長(zhǎng)晶開始，設(shè)于坩堝外側(cè)的保溫罩打開時(shí)，坩堝底部中間的硅熔體首先形成大的過冷度而首先凝固長(zhǎng)晶，坩堝內(nèi)的硅熔體形成了和熱交換平臺(tái)的底部輪廓線相仿的溫度曲線與固液界面。隨著隔熱籠不斷的打開，固液界面保持著〝凸〞向上推進(jìn)，由于凸型的固液界面使晶體生長(zhǎng)過程中的熱應(yīng)力得到很好的釋放，晶體在切片和制作太陽電池的工藝中碎片率得到降低。同時(shí)凸型的固液界面使雜質(zhì)因偏析原理向坩堝壁移動(dòng)而被推出不至于被固相吞沒而包裹形成異質(zhì)點(diǎn)。

進(jìn)一步，所述平板為方形或者圓餅狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，凹槽的截面為圓弧，所述圓弧為劣弧。凹槽呈向上凹陷的圓弧形，使得熱交換平臺(tái)的中部位置厚度最薄，最利于長(zhǎng)晶過程中，隔熱籠逐漸打開，坩堝內(nèi)靠近底部中心的硅熔體的速冷，獲得更大的過冷度，因此底部中心的硅熔體首先凝固長(zhǎng)晶，使晶體生長(zhǎng)過程中的熱應(yīng)力得到良好有效的釋放。

進(jìn)一步，所述凹槽的外邊緣與側(cè)面不接觸。位于凹槽的外邊緣與側(cè)面之間的下表面用于安裝時(shí)的支撐柱接觸，避免支撐柱直接與凹槽頂觸，使得凹槽內(nèi)空間散熱不均，影響長(zhǎng)晶效果。

進(jìn)一步，凹槽的最大深度小于或等于平板高度的1/2。避免凹槽過深，造成整個(gè)熱交換平臺(tái)的強(qiáng)度不夠。

進(jìn)一步，凹槽的表面形狀為圓形、橢圓形、矩形中的一種。

更進(jìn)一步，所述凹槽的外邊緣的最寬距離大于或等于2/3的下表面的寬度。凹槽盡可能大便于形成大的過冷度，但考慮到熱交換平臺(tái)的安裝位置及安裝強(qiáng)度，凹槽也不能過大，過大不利于熱交換平臺(tái)的安裝使用。

一種采用上述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)的鑄錠爐，包括爐體，其特征在于，所述爐體內(nèi)設(shè)有隔熱籠、坩堝、加熱器、支撐柱，所述坩堝設(shè)于隔熱籠內(nèi)，加熱器設(shè)于坩堝、隔熱籠之間，所述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)設(shè)于坩堝底部，所述支撐柱設(shè)在所述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)與所述爐體的底部之間。

進(jìn)一步，所述支撐柱為伸縮式。

進(jìn)一步，所述隔熱籠包括側(cè)板與底板，所述側(cè)板與底板可拆卸連接。

由于多晶鑄錠過程中固液界面始終保持了微凸的形狀，晶體生長(zhǎng)過程中有效減弱了雜質(zhì)的包裹現(xiàn)象，從對(duì)硅塊紅外探傷的結(jié)果看硅塊內(nèi)部較改進(jìn)前紅外透過好干凈無陰影，雜質(zhì)對(duì)成品率的影響由原來的1.3-3%下降到0.5%以下。電池片的碎片率由原來的0.8%降低到0.5%。同等條件下電池片的效率相對(duì)提高0.03%。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：本熱交換平臺(tái)的底部呈弧形掏空狀，整個(gè)底部中間薄、邊緣厚，中間的散熱速度大于四周邊緣的散熱速度，使用該熱交換平臺(tái)的鑄錠爐內(nèi)的硅熔體位于中間位置的首先凝固長(zhǎng)晶，形成向上凸起的固液界面，利于應(yīng)力的釋放和雜質(zhì)的偏析，提高晶錠品質(zhì)和成品率。

附圖說明

圖1是高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)的示意圖；

圖2是圖1仰視圖的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1仰視圖的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是鑄錠爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)，10平板，11上表面，12下表面，13側(cè)面，14凹槽，15凹槽內(nèi)沿，16凹槽外邊緣，17凹槽的最深度處，2爐體，3隔熱籠，4坩堝，5加熱器，6支撐柱，7側(cè)板，8底板，9硅熔體，91結(jié)晶的固態(tài)多晶硅，92固液界面。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)1，包括平板10，平板包括上表面11、下表面12，上表面與下表面之間設(shè)有側(cè)面13，所述上表面、下表面為水平面，下表面中部凹設(shè)有一個(gè)凹槽14，凹陷的方向?yàn)槌蛏媳砻?，所述凹槽的中心與平板的中心線重合。高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)的形狀優(yōu)選為規(guī)則的幾何體。

作為一些優(yōu)選的實(shí)施方式，平板10的形狀選用方形或者圓餅狀或者圓臺(tái)狀結(jié)構(gòu)。凹槽14的截面為圓弧如圖1所示是一個(gè)圓弧狀，而且為劣弧最佳。凹槽外邊緣16與側(cè)面13不接觸，只與下表面12接觸，避免高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)1下表面的邊緣過薄，造成上部坩堝、下部的支撐柱之間的接觸面積不足，支撐力不夠；即圖2或圖3中所示，凹槽外邊緣16與側(cè)面之間留有一段距離L3，該段距離就是下表面12所在位置。凹槽的最大深度H1小于或等于平板高度H的1/2或1/3或2/3。如圖2或圖3所示，從高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)1的下表面看，凹槽外邊緣16的形狀為圓形或者橢圓形或者矩形。凹槽的最寬處的長(zhǎng)度L2大于或等于2/3的下表面的寬度L1。平板的上表面優(yōu)選為水平面。

在傳統(tǒng)的方形熱交換平臺(tái)的底部進(jìn)行加工，掏去中間部分的石墨，掏掉部分位于熱交換平臺(tái)底部的的中間，呈圓弧形。這樣形狀的熱交換平臺(tái)由于中間部分薄。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1不同的是，凹槽的截面形狀也可以為三角形，也可以設(shè)置為“n”形，利于鑄錠過程中的應(yīng)力釋放和雜質(zhì)向邊緣運(yùn)動(dòng)和偏析，避免晶體中形成雜質(zhì)點(diǎn)。凹槽的表面均勻設(shè)置有顆粒狀凸起，增大散熱接觸面積。

本實(shí)施例的底部呈弧形掏空結(jié)構(gòu)的熱交換平臺(tái)，平臺(tái)底部中間薄，這樣中間的散熱大于四周的，使得中間硅液體（硅熔體）先凝固形成向上凸起的固液界面，利于應(yīng)力的釋放和雜質(zhì)的偏析，提高晶錠品質(zhì)和成品率。

實(shí)施例3

如圖4所示，一種采用上述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)的鑄錠爐，爐體2內(nèi)設(shè)有隔熱籠3、坩堝4、加熱器5、支撐柱6，坩堝4設(shè)于隔熱籠3內(nèi)，支撐柱6設(shè)在所述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)1與所述爐體2的底部之間，用于支撐所述熱交換平臺(tái)及坩堝。隔熱籠3包括側(cè)板7和底板8，底板8與側(cè)板7下端可拆卸連接，支撐柱6穿過所述底板8連接在所述高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)1與所述爐體2底部之間。本方案采用實(shí)施例1所示的高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)。

采用底部帶凹槽的高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)，長(zhǎng)晶過程開始，隔熱籠3逐漸打開時(shí)，因底部設(shè)有弧形狀的凹槽使得熱交換平臺(tái)的中間部分薄，硅熔體9靠近坩堝內(nèi)的底部中間首先形成大的過冷度而首先凝固長(zhǎng)晶，上部的硅熔體9與下部已經(jīng)結(jié)晶的固態(tài)多晶硅91之間形成固液界面92；隨著隔熱籠不斷的打開，固液界面保持著〝凸〞向上推進(jìn)，由于凸型的固液界面使晶體生長(zhǎng)過程中的熱應(yīng)力得到很好的釋放，晶體在切片和制作太陽電池的工藝中碎片率得到降低。同時(shí)上“凸”型的固液界面使雜質(zhì)因偏析原理向坩堝壁移動(dòng)而被推出不至于被固相吞沒而包裹形成異質(zhì)點(diǎn)。

作為一個(gè)優(yōu)選的方式，支撐柱的上端部與高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)1的下表面11頂觸，與凹槽14不接觸。

實(shí)施例4

與實(shí)施例3不同的是，加熱器的形狀為S形或者U形或者波浪形。支撐柱6選用伸縮式，具有可調(diào)節(jié)高度的功能。

高效多晶硅鑄錠爐熱交換平臺(tái)1的尺寸可以設(shè)置為大于坩堝4的底部的尺寸，但凹槽的凹槽的最寬處的長(zhǎng)度L2小于或等于坩堝4的底部的尺寸。支撐柱與爐體底部可拆卸連接。

以上為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并不限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路做出的變形及改進(jìn)，都應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。