利用熔爐容量的坩堝和方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及鑄錠制造中熔爐容量的有效利用。本發(fā)明專利技術(shù)包括坩堝及其用途。所述坩堝大致匹配其中制造鑄錠的熔爐的內(nèi)部形狀。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】要求優(yōu)先權(quán)本申請(qǐng)根據(jù)35U. S. C. § 120要求2010年3月3日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/716，889的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，所述美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/716，889根據(jù)35U. S. C. § 119要求2010年2月26日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/308,817的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，在此要求每個(gè)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，并以引用的方式將每個(gè)優(yōu)先權(quán)全部并入本文。
技術(shù)介紹
當(dāng)在不存在可污染材料或與材料反應(yīng)的某些氣體或其它外來(lái)材料的情況下使某些材料從其液體狀態(tài)凝固或結(jié)晶時(shí)，有時(shí)可制造具有更一致的結(jié)構(gòu)品質(zhì)的固體。例如，與坩堝接觸或接近坩堝的材料在其凝固時(shí)可受到坩堝或坩堝涂層的污染；在凝固完成之后需從固體材料除去該不純材料。可以通過(guò)使材料凝固成較大形狀從而使得エ藝期間材料暴露于 空氣或暴露于坩堝或其它污染物的表面積達(dá)到最小化，因此可以使通過(guò)除去由污染造成的不純材料而浪費(fèi)的材料達(dá)到最小化。在另ー個(gè)例子中，通常具有最高污染物濃度的最后凝固材料可位于凝固材料表面，并且在使用之前也通常需要從凝固材料除去這些表面。通過(guò)具有更小的表面積與體積比，通過(guò)使用更大的形狀使該浪費(fèi)的材料達(dá)到最小化。更大規(guī)模化的優(yōu)點(diǎn)鼓勵(lì)了使用更大的熔爐和更大的坩堝從而從熔化材料形成鑄錠，特別是當(dāng)所得鑄錠的目標(biāo)應(yīng)用需要高品質(zhì)鑄錠時(shí)。例如，自從專利技術(shù)了用于制造太陽(yáng)能電池的多晶鑄錠的制備方法，趨勢(shì)是朝著越來(lái)越大的熔爐、坩堝和鑄錠。隨著熔爐變得更大，已經(jīng)制造了更大的坩堝和鑄錠。具有更大鑄錠的規(guī)模經(jīng)濟(jì)降低了成本。更大的鑄錠具有對(duì)于污染來(lái)說(shuō)更小的表面積并且制造更高品質(zhì)的塊，所述塊被坩堝和熔爐氣體污染的程度更低，并且浪費(fèi)更少的硅。現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)為鑄造之后從鑄錠切割的6”X6”( 156mmX 156mm)的塊或晶片。在240kg熔爐中，在4X4格柵中形成16個(gè)塊(參見表I)。拐角塊和側(cè)邊塊傾向于形成較低品質(zhì)的太陽(yáng)能電池。4X4格柵產(chǎn)生4個(gè)拐角塊、8個(gè)側(cè)邊塊和4個(gè)中心塊。450kg熔爐使用5X5格柵并產(chǎn)生25個(gè)塊(參見表I)。其產(chǎn)生4個(gè)拐角塊、12個(gè)側(cè)邊塊和9個(gè)中心塊。因此，作為每個(gè)坩堝的塊數(shù)量的比例，更大的坩堝產(chǎn)生給定尺寸的更多中心塊和更少拐角塊和側(cè)邊塊，例如參見表I。表I : _個(gè)柑堝的156 mm x 156 mm塊 16 塊，240] 25 塊，450 I 36 塊，750 kg鑄錠 kg鑄錠 kg鑄錠—----側(cè)邊 50%48%44%拐角 25%16%11%中心 25%36%44%從240kg坩堝轉(zhuǎn)變成450kg “特大”坩堝不會(huì)導(dǎo)致大多數(shù)熔爐生產(chǎn)商建造更大的熔爐。通常地，熔爐的內(nèi)部和用于控制熔爐的軟件被稍微改變從而適應(yīng)更大的坩堝，所述坩堝的尺寸從大約72cmX72cmX42cm變化至88 X 88 X 42cm。轉(zhuǎn)變成下ー坩堝尺寸將導(dǎo)致大約103cmX103cmX42cm的坩堝尺寸，其非常難以配合在熔爐中，因?yàn)檑釄甯蟮某叽绾哇釄宓恼叫涡螤睢ｋS著坩堝的高度的増加，也可通過(guò)增加長(zhǎng)度和寬度從而維持坩堝的高寬比，而不是只單獨(dú)增加高度。在不增加長(zhǎng)度和寬度的情況下形成更高的坩堝從而增加每批次的硅重量可形成更低品質(zhì)的鑄錠，這是因?yàn)殡S著高度的増加，越來(lái)越難以維持從鑄錠底部到頂部的溫度梯度。附圖說(shuō)明在不一定按比例繪制的附圖中，相同的附圖標(biāo)記貫穿多個(gè)圖表示基本上相似的元件。具有不同字母后綴的相似的附圖標(biāo)記表示基本上相似的元件的不同例子。附圖普遍以舉例但非限制性的方式顯示了本文獻(xiàn)中討論的各個(gè)具體實(shí)施方案。 圖I顯不了根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)具體實(shí)施方案的32塊156mmX 156mm 甘禍的俯視圖。圖2顯示了根據(jù)本專利技術(shù)的ー個(gè)特定的具體實(shí)施方案的坩堝中的32塊156_ X 156mm鑄錠的俯視圖。圖3顯示了根據(jù)本專利技術(shù)的ー個(gè)特定的具體實(shí)施方案的坩堝100的側(cè)視圖。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供在鑄錠的制造中有效利用熔爐容量的坩堝及其使用方法。所述坩堝包括內(nèi)部，所述內(nèi)部用于制造鑄錠。所述坩堝還包括外部形狀，所述外部形狀大致匹配其中制造鑄錠的熔爐的內(nèi)部形狀。本專利技術(shù)的具體實(shí)施方案可提供鑄錠，所述鑄錠產(chǎn)生整體較高品質(zhì)的ー批塊。所述坩堝和方法也可在給定的熔爐中在單批塊中制造比相似坩堝和方法更多的塊。所述鑄錠可為硅鑄錠，如果用于制造太陽(yáng)能電池，源自所述鑄錠的塊可制造更有效的太陽(yáng)能電池。本專利技術(shù)提供坩堝，所述坩堝包括內(nèi)部，所述內(nèi)部用于制造鑄錠。所述坩堝包括外部形狀，所述外部形狀大致匹配其中制造鑄錠的熔爐的內(nèi)部形狀。所述鑄錠也包括多個(gè)塊。此夕卜，所述多個(gè)塊排列在格柵中。匹配熔爐的內(nèi)部形狀的坩堝外部形狀可允許產(chǎn)生比從使用正方形坩堝的熔爐所能夠產(chǎn)生的塊的數(shù)量更多數(shù)量的塊。同樣地，熔爐的內(nèi)部形狀具有大致圓形。所述坩堝還具有外周，所述外周包括大致八個(gè)側(cè)邊。此外，坩堝的八個(gè)側(cè)邊包括兩組長(zhǎng)度大致相同的大致對(duì)立的更長(zhǎng)側(cè)邊。此外，坩堝的八個(gè)側(cè)邊也可包括兩組長(zhǎng)度大致相同的大致對(duì)立的更短側(cè)邊。此外，坩堝的八個(gè)側(cè)邊的方式為坩堝的更長(zhǎng)側(cè)邊與坩堝的更短偵U邊相間。本專利技術(shù)提供利用熔爐容量的方法。所述方法包括使用坩堝形成鑄錠。所述坩堝包括內(nèi)部。坩堝的內(nèi)部用于制造鑄錠。所述坩堝還包括外部形狀。坩堝的外部形狀大致匹配其中制造鑄錠的熔爐的內(nèi)部形狀。具體實(shí)施方式下面將詳細(xì)參考所公開主題的某些權(quán)利要求，所述主題的實(shí)例顯示在附圖中。結(jié)合列舉的權(quán)利要求描述所公開的主題，應(yīng)理解它們并不g在將所公開的主題限定為這些權(quán)利要求。相反，所公開的主題_在覆蓋所有備選方案、修改方案和等價(jià)方案，它們可包括在如權(quán)利要求所限定的本文公開的主題范圍中。在本說(shuō)明書中，“ー個(gè)具體實(shí)施方案”、“具體實(shí)施方案”、“示例性具體實(shí)施方案”等表示所描述的具體實(shí)施方案可包括特定的特征、結(jié)構(gòu)或性質(zhì)，但是并非每ー個(gè)具體實(shí)施方案都包括該特定的特征、結(jié)構(gòu)或性質(zhì)。此外，該表述不一定表示相同的具體實(shí)施方案。此外，當(dāng)結(jié)合具體實(shí)施方案描述特定特征、結(jié)構(gòu)或性質(zhì)時(shí)，所主張的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道結(jié)合其它具體實(shí)施方案(無(wú)論是否明確描述)從而影響該特征、結(jié)構(gòu)或性質(zhì)。在本文獻(xiàn)中，除非另有聲明，術(shù)語(yǔ)“ー種”用于包括一種或多于ー種，術(shù)語(yǔ)“或”用于表示非排他性“或”。此外，應(yīng)理解本文使用的并未另外限定的表述或術(shù)語(yǔ)僅用于描述的目的而非限制性的。此外，本文獻(xiàn)中參考的所有出版物、專利和專利文獻(xiàn)以引入的方式全部并入本文，以引用的方式單獨(dú)并入。在本文獻(xiàn)和以引用方式引入的那些文獻(xiàn)之間用法不一 致的情況下，引入的參考文獻(xiàn)中的用法應(yīng)被認(rèn)為是本文獻(xiàn)的用法的補(bǔ)充；對(duì)于矛盾的不一致性，以本文獻(xiàn)中的用法為準(zhǔn)。在本文描述的制造方法中，可以以不偏離本專利技術(shù)的原理的任何順序進(jìn)行步驟，除非明確提及時(shí)間順序或操作順序。當(dāng)權(quán)利要求中提及首先進(jìn)行ー個(gè)步驟然后進(jìn)行數(shù)個(gè)其它步驟時(shí)，其意指在任何其它步驟之前進(jìn)行第一步驟，但是其它步驟可以以任何合適的順序進(jìn)行，除非在其它步驟中進(jìn)ー步提及順序。例如，提及“步驟A、步驟B、步驟C、步驟D和步驟E”的權(quán)利要求要素意指首先進(jìn)行步驟A，最后進(jìn)行步驟E，且步驟B、C和D可以在步驟A和E之間以任何順序進(jìn)行，并且該順序仍然落入所要求的方法的字面范圍內(nèi)。也可重復(fù)ー定步驟或步驟的子集。此外，指定的步驟可同時(shí)進(jìn)行，除非權(quán)利要求的文字明確指出它們分別進(jìn)行。例如，要求的做X的步驟和要求做Y的步驟可在單個(gè)操作中同時(shí)進(jìn)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：S·尼克爾，D·史密斯，D·達(dá)斯特吉爾，F·基施特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：思利科材料有限公司，
類型：
國(guó)別省市：