Установка для вирощування зливків кремнію, придатного для виготовлення сонячних елементів, методом направленої кристалізації

1. Установка для вирощування зливків кремнію, придатного для виготовлення сонячних елементів, методом направленої кристалізації, що включає встановлені в камері для вирощування зливків кремнію тигель, призначений для розміщення сировини і що має затравочну ділянку для розміщення принаймні однієї затравки монокристалічного кремнію, нагрівач для плавлення сировини, ізоляцію та теплообмінник, обладнаний опорною конструкцією і виконаний з можливістю підведення і відведення холодоагенту, яка відріз U 2 (19) 1 3 можливістю підведення і відведення холодоагенту ([3]). Недоліком відомої установки є виникнення більш переохолоджених зон у нижній частині тигля і ненадійність системи охолодження теплообмінника через високу імовірність поломки опорної конструкції теплообмінника, що приводить до погіршення умов початкової кристалізації, зниження продуктивності і погіршення якості кремнієвих зливків. Задачею корисної моделі є удосконалення установки для вирощування зливків кремнію, придатного для виготовлення сонячних елементів, методом направленої кристалізації, в якій, завдяки запропонованій конструкції, забезпечуються покращенні умови початкової кристалізації, що призводить до підвищення продуктивності і покращення якості кремнієвих зливків. Поставлена задача вирішується запропонованою установкою для вирощування зливків кремнію, придатного для виготовлення сонячних елементів, методом направленої кристалізації, що включає встановлені в камері для вирощування зливків кремнію тигель, призначений для розміщення сировини і що має затравочну ділянку для розміщення принаймні однієї затравки монокристалічного кремнію, нагрівач для плавлення сировини, ізоляцію та теплообмінник, обладнаний опорною конструкцією і виконаний з можливістю підведення і відведення холодоагенту, в якій теплообмінник додатково обладнаний знімною графітовою поверхнею, виконаною з можливістю з'єднання з засобами підведення і відведення холодоагенту теплообмінника і можливістю контактування з зовнішньою поверхнею дна тиглю, що відповідає затравочній ділянці, а на опорній конструкції теплообмінника додатково встановлений компенсатор осьового зусилля зсуву. При цьому, зазначена знімна графітова поверхня теплообмінника може мати в горизонтальному перерізі круглу або квадратну, або прямокутну, або овальну форму. В кращому варіанті виконання компенсатор осьового зусилля зсуву виконаний у вигляді сильфонного компенсатора, що містить гофрований циліндр. Запропонована установка призначена для вирощування зливків монокристалічного кремнію або мультикристалічного кремнію, придатного для виготовлення сонячних елементів. Експериментально винахідниками було встановлено, що обладнання теплообмінника установки знімною графітовою поверхнею, до якої підводиться холодоагент, і яка контактує з зовнішньою поверхнею дна тиглю в області затравочної ділянки, а також обладнання опорної конструкції теплообмінника компенсатором осьового зусилля зсуву дозволяє регулювати і забезпечити рівномірність охолодження в нижній частині тигля, що покращує умови початкової кристалізації і завдяки чому підвищується продуктивність і якість вирощених зливків. Корисна модель демонструється, але не обмежується кресленнями, на яких зображено: 67361 4 на фіг.1 - установка для вирощування зливків кремнію, придатного для виготовлення сонячних елементів, методом направленої кристалізації; на фіг.2 - теплообмінник установки, представленої на фіг.1. Установка для вирощування зливків кремнію, придатного для виготовлення сонячних елементів, методом направленої кристалізації включає камеру для вирощування зливків кремнію 1, тигель 2, призначений для розміщення сировини 3, нагрівач 4 для плавлення сировини, ізоляцію 5 та теплообмінник 6. Тигель 1 має затравочну ділянку 7 для розміщення принаймні однієї затравки монокристалічного кремнію 8. Теплообмінник 6 обладнаний графітовою опорною конструкцією 9 і знімною графітовою поверхнею 10, яка виконана з можливістю з'єднання з засобами підведення і відведення холодоагенту 11 теплообмінника 6 і можливістю контактування з зовнішньою поверхнею дна тиглю, що відповідає затравочній ділянці 7. На опорній конструкції 9 теплообмінника 6 встановлений компенсатор осьового зусилля зсуву 12. На фіг.2 показана знімна графітова поверхня 10 теплообмінника 6, що має в горизонтальному перерізі квадратну форму, а компенсатор осьового зусилля зсуву 12 виконаний у вигляді сильфонного компенсатора, що містить гофрований циліндр. Установка призначена для вирощування зливків монокристалічного або мультикристалічного кремнію. Установка працює таким чином. В камері для вирощування зливків кремнію 1 на затравочній ділянці 7 розміщують затравку монокристалічного кремнію 8 і завантажують сировину: шихту з кускового полікристалічного кремнію. Знімну графітову поверхню 10 теплообмінника 6 з'єднують з засобами підведення і відведення холодоагенту 11 і підводять знімну графітову поверхню 10 до зовнішньої поверхні дна тиглю 2 в області, що відповідає затравочній ділянці 7. Закривають камеру, створюють контрольовану атмосферу, включають нагрівач 4 і починають розігрів шихти до її повного розплавлення. За допомогою знімної графітової поверхні 10, з'єднаної з засобами підведення і відведення холодоагенту 11, забезпечують контрольоване підплавлення затравки монокристалічного кремнію і не допускають її повного розплавлення, а також контролюють рівномірність охолодження на початку кристалізації. Після розплавлення шихти розплав кремнію кристалізують у напрямку знизу вверх шляхом його переохолодження: нагрівач вимикають, ізоляцію переміщують угору. Були одержані зливки мультикристалічного кремнію в установці для вирощування зливків кремнію, придатного для виготовлення сонячних елементів, методом направленої кристалізації запропонованої конструкції з розміром тигля у по2 перечному перерізі 820×820 мм і квадратною знімною графітовою поверхнею теплообмінника 2 200×200 мм . Як затравка використаний монокристал кремнію товщиною не менше 10 мм. Одержання зливків мультикристалічного кремнію проходило при рівномірному рості кристалів за всією площиною дна тигля. Відсутні випадки по 5 ломки деталей опорної конструкції теплообмінника. В результаті отримані злитки мультикристалічного кремнію мали великі ділянки бездефектного монокристалічного кремнію. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 67361 6 Запропонована установка дозволяє підвищити продуктивність виробництва зливків кремнію на 10-15 % і покращити якість отриманих кремнієвих зливків. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601