一种多晶铸锭炉及其定向凝固装置、多晶铸锭方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏设备制造技术领域，特别是涉及一种多晶铸锭炉及其定向凝固装置、多晶铸锭方法。
【背景技术】
[0002]多晶硅铸锭由于生产成本较低、产量大，因而成为晶体硅太阳能电池的主流材料。但是多晶硅铸锭中存在着晶界紊乱、位错、夹杂物及氧化物等缺陷，这些缺陷成为少数载流子的复合中心，减少了光生载流子的寿命，使多晶硅太阳能电池效率低于单晶硅电池。为了提高多晶硅太阳能电池效率，可以在铸锭炉中定向生长大晶粒或准单晶铸锭。定向凝固是制备多晶硅铸锭的一种重要方法，具体为:在同一个坩祸内熔炼和凝固，在坩祸外采取额外保温或冷却的手段，使内部热流单向传递，并使熔体在热流方向上有一定的温度梯度，从而获得柱状组织。目前的定向凝固方法主要有:(I)功率下降法，熔体外部加热系统功率由上而下不断变小，上部功率大，产热多，温度高，下部功率小，产热少，温度低，热流就由上往下，并有一定温度梯度，控制功率的大小可以调节温度梯度的大小；(2)将凝固的熔体向下移出感应区，从而获得单向的温度梯度；(3)提升隔热笼，使熔体下部散热，获得单向的温度梯度。
[0003]然而，上述三种方法均存在不足，其中，功率下降法的温度场控制不连续，热场从上到下为阶梯性突变，不利于柱状晶体生长；凝固熔体向下移动法会产生振动，对晶体生长造成不利影响；采用提升隔热笼法时，晶体底部散热不均匀，四边散热比中心散热快，导致边缘易生成新的晶核并生长成非柱状晶体，使柱状晶体生长受到抑制。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种多晶铸锭炉及其定向凝固装置、以及多晶铸锭方法，能够保证温度梯度的连续稳定和柱状晶体的生长质量。
[0005]本发明提供的一种定向凝固装置，包括第一保温板、第二保温板和旋转部件；
[0006]所述第一保温板和所述第二保温板的形状完全相同，且表面设置有多个同心圆环区域，每个所述同心圆环区域上等间隔地设置有多个大小相同的通孔区域，每个所述同心圆环区域上相邻的两个通孔区域之间的实体区域与所述通孔区域的形状相同；
[0007]所述第一保温板固定在石墨支持平台的下部；
[0008]所述第二保温板与所述旋转部件固定连接，且所述第二保温板的上表面紧邻所述第一保温板的下表面，且所述第二保温板上的通孔区域相对于所述第一保温板上的通孔区域可选择的完全重合、部分重合或分离。
[0009]优选的，在上述定向凝固装置中，所述第一保温板和所述第二保温板上设置的同心圆环区域的数量为8个。
[0010]优选的，在上述定向凝固装置中，所述第一保温板和所述第二保温板的外轮廓为圆形。
[0011]优选的，在上述定向凝固装置中，所述第一保温板利用石墨立柱进行固定。
[0012]优选的，在上述定向凝固装置中，所述第一保温板和所述第二保温板的材质为石里年、O
[0013]优选的，在上述定向凝固装置中，所述旋转部件包括旋转电机和轴承。
[0014]本发明提供的一种多晶铸锭炉，包括如上所述的任一种定向凝固装置。
[0015]本发明提供的一种多晶铸锭方法，利用如上所述的任一种多晶铸锭炉，步骤包括:
[0016]旋转所述第二保温板，当所述第二保温板的实体区域全部位于所述第一保温板的通孔区域的下部时，进行硅料的熔化；
[0017]硅料熔化完毕后，旋转所述第二保温板，当所述第二保温板的通孔区域部分或全部位于所述第一保温板的通孔区域的下部时，进行晶体的定向生长。
[0018]通过上述描述，本发明提供的一种多晶铸锭炉及其定向凝固装置，由于能够通过旋转第二保温板，实现第二保温板与第一保温板之间的通孔的相对位置，实现对通孔的面积的调整，从而能够方便的实现多晶铸锭的熔料过程的保温以及保证定向凝固过程中的温度梯度的均匀性，从而能够保证温度梯度的连续稳定和柱状晶体的生长质量。本发明提供的一种定向凝固方法，由于采用具有上述定向凝固装置的多晶铸锭炉，因此能够保证柱状晶体的生长质量。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0020]图1为本申请实施例提供的一种多晶铸徒炉的不意图；
[0021]图2为本申请实施例中的第一保温板的俯视图；
[0022]图3为本申请实施例中的第二保温板的俯视图；
[0023]图4为第二保温板上的通孔区域相对于第一保温板上的通孔区域分离时的示意图；
[0024]图5为第二保温板上的通孔区域相对于第一保温板上的通孔区域完全重合时的示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]本申请实施例提供的一种多晶铸锭炉如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种多晶铸锭炉的示意图。该多晶铸锭炉包括定向凝固装置，其中所述定向凝固装置包括第一保温板1、第二保温板2和旋转部件3，所述第一保温板I固定在石墨支持平台4的下部；所述第二保温板2与所述旋转部件3固定连接，且所述第二保温板2的上表面紧邻所述第一保温板I的下表面。
[0027]其中，上述第一保温板和第二保温板的俯视图分别如图2和图3所示，其中，图2为本申请实施例中的第一保温板的俯视图，图3为本申请实施例中的第二保温板的俯视图。其中，所述第一保温板和所述第二保温板的形状完全相同，且表面设置有多个同心圆环区域，每个所述同心圆环区域上等间隔地设置有多个大小相同的通孔区域，每个所述同心圆环区域上相邻的两个通孔区域之间的实体区域与所述通孔区域的形状相同。
[0028]需要说明的是，第一保温板I与石墨支持平台之间保持一定的距离，该距离可以选为I厘米。
[0029]以图2为例，所述第一保温板的表面设置有多个环形区域，优选的，该实施例中的第一保温板表面设置有8个同心圆环区域，以最外层的环形区域为例，该环形区域上等间隔地设置有多个大小相同的通孔区域11，且相邻的两个通孔区域11之间的实体区域12与所述通孔区域11的形状相同。在该实施例中，第一保温板的每个环形区域被八等分，其中包括4个通孔区域11和4个实体区域12，且所述通孔区域11和所述实体区域12间隔排列，从图中还可以看出，每两个相邻的环形区域中，位于同一个扇形区域内的通孔区域和实体区域也是间隔排列的，这样就能保证在整个第一保温板的表面，通孔区域尽可能的均匀分布，从而保证各处散热的均匀程度更高。
[0030]以图3为例，所述第二保温板的表面设置有多个环形区域，优选的，在该实施例中的第二保温板表面设置有8个环形区域，以最外层的环形区域为例，该环形区域上等间隔地设置有多个大小相同的通孔区域21，且相邻的两个通孔区域21之间的实体区域22与所述通孔区域21的形状相同。在该实施例中，第二保温板的每个环形区域被八等分，其中包括4个通孔区域21和4个实体区域22，且所述通孔区域21和所述实体区域22间隔排列。
[0031]所述第二保温板2上的通孔区域21相对于所述第一保温板I上的通孔区域11可选择的完全重合、部分重合或分离，具体情况如图4和图5所示，图4为第二保温板上