多晶硅鑄錠節能熱場結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種鑄錠熱場，尤其是一種多晶硅鑄錠節能熱場結構，包括：所述熱場結構從外向內依次包括保溫層、加熱層、熱交換臺、坩堝，所述的保溫層為方形結構，分為頂保溫層、側保溫層、下保溫層，所述的頂保溫層通過螺栓與側保溫層固定連接，側保溫層下部設有定位擋塊，所述的下保溫層兩側與定位擋塊相接，保溫層由外保溫氈、內保溫氈、隔熱層復合而成；所述加熱層為倒“凹形”結構，其分為頂加熱層、側加熱層，所述的加熱層由加熱器構成；熱交換臺設于加熱層下方，所述熱交換臺底部設有支撐柱，所述的下保溫層固定于支撐柱上，所述的坩堝設于熱交換臺上，所述坩堝為“凹”形，坩堝四周設有護板。本實用新型結構簡單，有益效果明顯，適于產業化生產。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及光伏行業，尤其是一種多晶硅鑄錠節能熱場結構。 多晶硅鑄錠節能熱場結構
【背景技術】
[0002] 化石能源逐漸枯竭，環境日益惡化的今天，太陽能發電成為人類未來替代能源的 希望。晶體硅太陽電池憑借其高效率和高穩定性是最有優勢的一種太陽能發電裝置，其中 多晶硅電池以較高的性價比，成為當前市場上占據60%以上的份額。多晶鑄錠生產過程中， 能耗成本占加工成本的25% - 35%，是多晶加工成本的主要影響因素。
[0003] 目前多晶鑄錠熱場主要隔熱材料采用碳氈，目前所有鑄錠爐熱場碳氈均采用雙層 結構，基本能滿足鑄錠熱場的基本要求，且密度比較小，碳氈作為保溫層，厚度在10 - 50mm 不等，在爐體空間有限的情況下，很難通過加大保溫層的厚度來實現節能的目的，同時考慮 到碳氈價格昂貴，導熱系數和無機復合材料比相對偏高，導致多晶硅鑄錠熱場存在隔熱效 果欠佳，經濟效益不高的問題。 實用新型內容
[0004] 發明目的：針對上述現有技術所存在的問題和不足，本實用新型提供一種有效降 低能耗、提1?電池效率的多晶娃鑄淀節能熱場結構。
[0005] 技術方案：本發明所述的一種多晶硅鑄錠節能熱場結構，所述熱場結構從外向內 依次包括保溫層、加熱層、熱交換臺、坩堝，所述的保溫層為方形結構，分為上保溫層、側保 溫層、下保溫層，所述的頂保溫層通過螺栓與側保溫層固定連接，側保溫層下部設有定位擋 塊，所述的下保溫層兩側與定位擋塊相接，所述的保溫層由外保溫氈、內保溫氈復合而成， 所述的外保溫氈、內保溫氈之間設有隔熱層；所述的加熱層為倒"凹形"結構，其分為頂加 熱層、側加熱層，所述的加熱層由加熱器構成；熱交換臺設于加熱層下方，所述熱交換臺底 部設有支撐柱，所述的下保溫層固定于支撐柱上，所述的坩堝設于熱交換臺上，所述坩堝為 "凹"形，坩堝四周設有護板。
[0006] 所述的定位擋塊設于側保溫層底部，由側保溫層底部向上延伸，當下保溫層隨支 撐架向上移動至定位擋塊時，定位擋塊抵住下保溫層的兩側邊，使熱場保溫層內實現密封 狀態，提高保溫效果及更充分地利用熱能。
[0007] 為了提高隔熱層的適用性，所述的隔熱層為硅酸鹽系隔熱板或氧化鋁系涂料層中 的任一層；其中硅酸鹽系的隔熱板通過螺栓與外保溫氈、內保溫氈相復合；氧化鋁系涂料 層通過涂抹于外保溫氈與內保溫氈之間，使外保溫氈、氧化鋁涂料層、內保溫氈依次復合。
[0008] 進一步的所述的硅酸鹽系隔熱板厚度為3-10mm，當硅酸鹽系隔熱板的在上述區間 時，其隔熱效果及經濟效益達到最佳。
[0009] 進一步的所述的氧化鋁系涂料層厚度為l_6mm，當氧化鋁系涂料層厚度在上述區 間時，其隔熱效果及經濟效益達到最佳。
[0010] 工作原理：本實用新型通過將裝滿硅料的坩堝放置于熱交換臺上，支撐柱推動坩 堝上升，設于支撐柱上的下保溫層隨之上升，待下保溫層與定位擋塊相抵時，支撐柱不再上 升，所述的保溫層呈閉合狀態，通過側加熱層對石英坩堝內的硅料進行加熱，所述的保溫層 保證加熱層產生的熱量不向外發散，提高加熱效率。待硅料完全融化后，硅液由底到頂逐漸 向上凝固，熱量以輻射的方式從熱交換臺散出，所述的支撐柱緩慢下降，由于保溫層保溫效 果好，保溫層內的溫度變化不是很大，支撐柱緩慢下降能夠有效減少加熱層對晶體生長界 面的熱沖擊，使晶體生長穩定，抑制晶體缺陷生成，使晶體生長中后期溫度梯度恒定，保持 了晶體生長的連續性，減少晶體缺陷。所述的多晶硅鑄錠節能熱場結構，通過保溫層的改 進，使整個溫度場溫度更加均勻，絕大部分熱量損失可以按照設計需求從底部散出，有效的 降低能耗20% - 30%，同時獲得晶粒體積較小，大小均勻，邊界圓潤的硅錠，節約能耗的同時 有效提商廣品質量。
[0011] 有益效果：與現有技術相比，本實用新型提供的多晶硅鑄錠節能熱場結構與現有 技術相比，具有以下優點：
[0012] 1.降低能耗：本實用新型通過改進保溫層結構，在內、外保溫氈之間增加隔熱層， 有效提高保溫層的保溫效果，使鑄錠階段能耗降低20%-30% ;
[0013] 2.硅片晶體質量更高：本實用新型通過保溫層結構，使保溫層內的溫度變化趨向 平緩，有效減少加熱層對晶體生長界面的熱沖擊，使晶體生長穩定，抑制晶體缺陷生成，提 高少子壽命，是晶體硅電池效率提高〇. 1%_〇. 2% ;
[0014] 本實用新型結構簡單，有益效果明顯，適于產業化生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1是多晶娃鑄淀節能熱場結構的不意圖；
[0016] 圖2是保溫層結構示意圖；
[0017] 其中：1_保溫層、2-加熱層、3-熱交換臺、4-坩堝、5-支撐柱、11-上保溫層、12-側 保溫層、13-下保溫層、14-定位擋塊、21-頂加熱層、22-側加熱層、111-外保溫氈、112-內 保溫氈、113-隔熱層。
【具體實施方式】
[0018] 現結合說明書附圖對本實用新型做詳細說明：
[0019] 如圖1、圖2所示，一種多晶硅鑄錠節能熱場結構，所述熱場結構從外向內依次包 括保溫層1、加熱層2、熱交換臺3、坩堝4,所述的保溫層1為方形結構，分為上保溫層11、側 保溫層12、下保溫層13,所述的頂保溫層1通過螺栓與側保溫層12固定連接，側保溫層12 下部設有定位擋塊14,所述定位擋塊14設于側保溫層12底部，由側保溫層12底部向上延 伸，所述的下保溫層13兩側與定位擋塊14相接，所述的保溫層1由外保溫氈111、內保溫 氈112復合而成，所述的外保溫氈111、內保溫氈112之間設有隔熱層；所述的加熱層2為倒 "凹形"結構，其分為頂加熱層21、側加熱層22,所述的加熱層2由加熱器構成；熱交換臺3 設于加熱層2下方，所述熱交換臺3底部設有支撐柱5,所述的下保溫層13固定于支撐柱5 上，所述的坩堝4設于熱交換臺3上，所述坩堝4為"凹"形，坩堝4四周設有護板；所述的 隔熱層為硅酸鹽系隔熱層113或氧化鋁系涂料層中的任一層；其中硅酸鹽系的隔熱層113 通過螺栓與外保溫氈111、內保溫氈112相復合；氧化鋁系涂料層通過涂抹于外保溫氈111 與內保溫氈112之間，使外保溫氈111、氧化鋁涂料層、內保溫氈112依次復合，進一步的所 述的硅酸鹽系隔熱層113厚度為3-10mm，進一步的所述的氧化鋁系涂料層厚度為l-6mm。
[0020] 實施例1
[0021] 采用相同的配料，相同的爐型，相同的工藝鑄錠對改進的結構和傳統結構對象對 比。
[0022] 本實用新型提供的多晶硅鑄錠節能熱場結構，將裝滿硅料的坩堝4放置于熱交換 臺3上，支撐柱5推動坩堝4上升，設于支撐柱5上的下保溫層13隨之上升，待下保溫層 13與定位擋塊14相抵時，支撐柱5不再上升，所述的保溫層1呈閉合狀態，所述的保溫層 1包括硅酸鹽系的隔熱層113通過螺栓與外保溫氈111、內保溫氈112相復合，其中隔熱層 113的厚度為6mm，通過加熱層2對石英坩堝4內的硅料進行加熱，所述的保溫層1保證加 熱層2產生的熱量不向外發散，提高加熱效率。待硅料完全融化后，硅液由底到頂逐漸向上 凝固，熱量以輻射的方式從熱交換臺3散出，所述的支撐柱5緩慢下降，由于保溫層1保溫 效果好，保溫層1內的溫度變化不是很大，支撐柱5緩慢下降能夠有效減少加熱層2對晶 體生長界面的熱沖擊，使晶體生長穩定，抑制晶體缺陷生成，使晶體生長中后期溫度梯度恒 定，保持了晶體生長的連續性，減少晶體缺陷。所述的多晶硅鑄錠節能熱場結構，通過保溫 層1的改進，使整個溫度場溫度更加均勻，有效的降低能耗30%，同時獲得晶粒體積較小，大 小均勻，邊界圓潤的硅錠，節約能耗的同時有效提高產品質量。
[0023] 如表1所示：
[0024] 傳統熱場和有新型保溫材料隔板的熱場。對比結果如下：
【權利要求】
1. 一種多晶硅鑄錠節能熱場結構，其特征在于：所述熱場結構從外向內依次包括保溫 層（1)、加熱層（2)、熱交換臺（3)、坩堝（4)，所述的保溫層（1)為方形結構，分為頂保溫層 (11)、側保溫層（12)、下保溫層（13)，所述的頂保溫層（11)通過螺栓與側保溫層（12)固定 連接，側保溫層（12)下部設有定位擋塊（14)，所述的下保溫層（13)兩側與定位擋塊（14)相 接，所述的保溫層（1)由外保溫氈（111)、內保溫氈（112)復合而成，所述的外保溫氈（111)、 內保溫氈（112)之間設有隔熱層（113);所述的加熱層（2)為倒"凹形"結構，其分為頂加熱 層（21)、側加熱層（22)，所述的加熱層（2)由加熱器構成；熱交換臺（3)設于加熱層（2)下 方，所述熱交換臺（3)底部設有支撐柱（5)，所述的下保溫層（13)固定于支撐柱（5)上，所述 的坩堝（4)設于熱交換臺（3)上，所述坩堝（4)為"凹"形，坩堝（4)四周設有護板。
2. 根據權利要求1所述的多晶硅鑄錠節能熱場結構，其特征在于：所述的定位擋塊 (14)設于側保溫層（12)底部，由側保溫層（12)底部向上延伸。
3. 根據權利要求1所述的多晶硅鑄錠節能熱場結構，其特征在于：所述的隔熱層 (113)為硅酸鹽系隔熱板或氧化鋁系涂料層；其中硅酸鹽系的隔熱板通過螺栓與外保溫 氈（111)、內保溫氈（112)相復合；氧化鋁系涂料層通過涂抹于外保溫氈（111)與內保溫氈 (112 )之間，使外保溫氈（111 )、氧化鋁涂料層、內保溫氈（112 )依次復合。
4. 根據權利要求3所述的多晶硅鑄錠節能熱場結構，其特征在于：所述的硅酸鹽系隔 熱板厚度為3-10mm。
5. 根據權利要求3所述的多晶硅鑄錠節能熱場結構，其特征在于：所述的氧化鋁系涂 料層厚度為1-6mm。
【文檔編號】C30B28/06GK203866402SQ201420263899
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】郭寬新, 孫海知, 潘歡歡, 宋江, 邢國強 申請人:奧特斯維能源（太倉）有限公司