介绍一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置的制作方法

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专利名称:一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置的制作方法
技术领域
本实用新型属于隔热保温技术领域,特别涉及一种反向诱导凝固用保温套筒装置。
背景技术
太阳能光伏产业的发 展依赖于对硅原料的提纯,在对硅原料进行提纯的过程中,定向凝固方法对去除硅原料中分凝系数非常小的金属杂质至关重要,是目前提纯太阳能级多晶硅提纯的最有效的方法之一,此外,定向凝固技术广泛应用于冶金提纯。定向凝固是采用强制的手段在熔体中形成特定方向的温度梯度,使温度低的部位的熔体结晶成核,成为熔体凝固的起点首先凝固,由于温度梯度的存在,熔体沿着热流相反的方向凝固,获得具有特定取向的柱状晶。定向凝固提纯是利用杂质元素在熔体与固体中的溶解度不同,在凝固过程中分凝系数较小的杂质元素被推向固液界面前沿,在熔体中不断富集,最后在铸锭的尾部凝固,将铸锭尾部切除,即可达到提纯的目的。传统的定向凝固技术可以使满足太阳能级多晶硅的铸锭成品率达到70-80%,多晶硅铸锭尾部杂质含量较高而被切除,造成能源和原料的极大浪费,在传统的定向凝固技术之上,为进一步提高铸锭成品率,节约能源和成本,特提出了一种反向诱导凝固提纯多晶硅的方法,利用此种方法进行提纯需要特定的设备及装置,而目前工业上没有可用的相关的装置,因此我们提出了本专利的保温装置。

实用新型内容本实用新型为克服以上不足,提供了一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,该装置构造简单,使用方便,能产生明显的连续的梯度温差,实现对熔体温度的有效控制,达到反向诱导凝固的目的。为实现上述目的所采用的技术方案是一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,包括套筒本体和通孔,其特征是套筒本体为圆台形,其壁厚由上至下连续递减,沿套筒本体轴线方向的中心处开有通孔。所述套筒本体采用碳纤维毡套筒本体。所述套筒本体底面与侧壁的夹角为100-150°。所述套筒本体底端外径为20_120cm。所述套筒本体的高度为20_120cm。所述通孔为圆柱形,直径为10-100cm。本实用新型的创新之处在于将保温套筒设计成楔形,其保温层厚度自上而下连续递减,保温层较厚的套筒上部,散热慢,保温效果较好,而保温层较薄的熔体下部,则散热快,散热效果好,这样就能保证熔体上下形成明显的连续温差,增强了定向凝固的效果,达到了反向诱导提纯多晶硅的目的。
图1 一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置的立体结构示意图。图2 —种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置的剖面结构示意图。图中1、套筒本体,2、通孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图详细说明本发明,但本发明并不局限于具体实施例。实施例1如图1、2所示的一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,包括套筒本体I和通孔2,套筒本体I为圆台形,其上部直径大于下部直径,沿套筒本体I轴线方向的中心处开有圆柱形通孔2,套筒本体I采用碳纤维毡材料制成,套筒本体I底面与侧壁的夹角为150°,套筒本体I底端外径为20cm,套筒本体I的高度为20cm,通孔2的直径为10cm。该保温套筒装置截面成楔形,其厚度较大部分朝上,厚度较小部分朝下垂直嵌套于坩埚之外,保温套筒外围通过固定支架固定安装于炉体内壁,套筒设计成楔形,主要是为了使保温层厚度连续变化,熔体在冷却凝固时,厚度大的部分,熔体散热慢,熔体温度高,厚度小的部分,熔体散热快,熔体温度低,随着熔体温度的不断降低,温度低的部分先达到固相线而凝固,温度高的部分则继续保持熔融状态,自上而下形成一个连续的温度梯度分布,这将有助于熔体从坩埚底部至顶部平稳有序地进行凝固结晶,使杂质能从已凝固部位充分扩散、排出到熔体中,随着凝固的不断进行,杂质最终能很好地富集于坩埚顶部,待熔体温度接近凝固温度时,再通过向剩余高杂质熔体中添加高纯落粉,高纯落粉作为形核剂,使熔体迅速凝固,这样做可以有效防止坩埚顶端富集的杂质在保温过程中向杂质浓度低的方向扩散,达到反向诱 导凝固提纯多晶硅的目的。实施例2如图1、2所示的一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,包括套筒本体I和通孔2,套筒本体I为圆台形,其上部直径大于下部直径,沿套筒本体I轴线方向的中心处开有圆柱形通孔2,套筒本体I采用碳纤维毡材料制成,套筒本体I底面与侧壁的夹角为100°,套筒本体I底端外径为120cm,套筒本体I的高度为120cm,通孔2的直径为100cm。实施例3如图1、2所示的一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,包括套筒本体I和通孔2,套筒本体I为圆台形,其上部直径大于下部直径,沿套筒本体I轴线方向的中心处开有圆柱形通孔2,套筒本体I采用碳纤维毡材料制成,套筒本体I底面与侧壁的夹角为120°,套筒本体I底端外径为60cm,套筒本体I的高度为80cm,通孔2的直径为45cm。
权利要求1.一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,包括套筒本体(I)和通孔(2),其特征是套筒本体(I)为圆台形,其壁厚由上至下连续递减,沿套筒本体(I)轴线方向的中心处开有通孔(2)。
2.根据权利要求1所述的一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,其特征是所述套筒本体(I)采用碳纤维毡套筒本体。
3.根据权利要求1所述的一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,其特征是所述套筒本体(I)底面与侧壁的夹角为100-150°。
4.根据权利要求1所述的一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,其特征是所述套筒本体(I)底端外径为20-120cm。
5.根据权利要求1所述的一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,其特征是所述套筒本体(I)的高度为20-120cm。
6.根据权利要求1所述的一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,其特征是所述通孔(2)为圆柱形,直径为10-100cm。
专利摘要本实用新型属于隔热保温技术领域,特别涉及一种反向诱导凝固用楔形保温套筒装置,该装置包括套筒本体和通孔,其特征是套筒本体为圆台形,其壁厚由上至下连续递减,沿套筒本体轴线方向的中心处开有圆柱形通孔。该实用新型将保温套筒设计成楔形,其保温层厚度自上而下连续递减,保温层较厚大的套筒上部,散热慢,保温效果较好,而保温层较薄的熔体下部,则散热快,散热效果好,这样就能保证熔体上下形成明显的连续温差,增强了定向凝固的效果,达到了反向诱导提纯多晶硅的目的。
文档编号C30B28/06GK202881448SQ201220491979
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者谭毅, 姜大川, 胡志刚, 邹瑞洵 申请人:青岛隆盛晶硅科技有限公司

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