單晶爐用熱場及單晶爐的製作方法

2023-07-13 18:24:41

本發明屬於單晶製造設備技術領域，具體涉及一種單晶爐用熱場，還設計一種具有該單晶爐用熱場的單晶爐。

背景技術：

隨著世界經濟的不斷發展，現代化建設對高效能源需求不斷增長。光伏發電作為綠色能源以及人類可持續發展的一種主要能源，日益受到世界各國的重視並得到大力發展。單晶矽片作為光伏發電的一種基礎材料，擁有廣泛的市場需求。直拉單晶矽生長方法是一種常見的單晶生長方法，其生長過程是在單晶爐中，將籽晶浸入熔體，依次實施引晶、放肩、轉肩、等徑及收尾過程，最後獲得單晶矽棒。為了降低拉晶成本，一種途徑是提升拉晶速度，但拉晶速度的提升往往帶來晶體品質的下降。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種單晶爐用熱場，解決了現有的熱場在提高拉晶速度和提高單晶品質方面難以同時兼顧的問題。

本發明的目的還在於提供一種具有該單晶爐用熱場的單晶爐，解決了現有的單晶爐存在的在提高拉晶速度和提高單晶品質方面難以同時兼顧的問題。

本發明所採用的一種技術方案是：單晶爐用熱場，包括坩堝及位於其上方的冷卻件，還包括護套，護套設置於冷卻件靠近坩堝中心軸線的一側。

本發明的特點還在於，

護套為石英材質。

護套具有相對的第一表面和第二表面，第一表面靠近坩堝中心軸線的一側，第二平面與冷卻件相對設置。

第二表面與冷卻件間隔設置或者相貼合接觸。

還包括位於坩堝上方的熱屏，冷卻件位於熱屏與護套之間。

本發明所採用的另一種技術方案是：單晶爐，包括爐體和如上所述的單晶爐用熱場，單晶爐用熱場位於爐體內。

本發明的特點還在於，

爐體包括相連接的主室和副室，主室內具有坩堝、保溫蓋及冷卻件，保溫蓋和冷卻件依次位於坩堝靠近副室的一端，冷卻件靠近坩堝中心軸線的一側還設置有護套。

爐體包括相連接的主室和副室，主室內具有坩堝及位於坩堝靠近副室一端的保溫蓋，主室內還具有第一冷卻件和第二冷卻件，第一冷卻件位於坩堝與保溫蓋之間，第二冷卻件位於保溫蓋靠近副室的一端，第一冷卻件和第二冷卻件靠近坩堝中心軸線的一側共同設置有護套。

護套上對應於第一冷卻件和第二冷卻件的間隙處開設有取光孔。

主室內還設置有位於坩堝與保溫蓋之間的熱屏，第一冷卻件位於熱屏與護套之間。

本發明的有益效果是：本發明的單晶爐用熱場及單晶爐解決了現有技術拉制單晶時提高拉晶速度與提高單晶質量兩者不可兼顧的問題。本發明的單晶爐用熱場及單晶爐具有冷卻件，可以優化溫度梯度、提高拉晶速度並降低拉晶成本；並且由於設置了護套，還能確保生長的晶體不受雜質汙染、提供具有良好少子壽命的晶體產品。

附圖說明

圖1是本發明的單晶爐第一實施例的結構示意圖；

圖2是本發明的單晶爐第二實施例的結構示意圖；

圖3是本發明的單晶爐第三實施例的結構示意圖。

圖中，100.單晶爐，110.爐體，111.主室，112.隔離閥，120.單晶爐用熱場，121.坩堝，122.熱屏，123.冷卻件，124.護套，125.第一表面，126.第二表面，127.保溫蓋，128.取光孔，1231.第一冷卻件，1232.第二冷卻件。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明第一實施例提供的單晶爐100的結構剖視圖如圖1所示，包括爐體110及位於爐體110內的單晶爐用熱場120。

單晶爐用熱場120包括坩堝121、熱屏122、冷卻件123以及護套124。熱屏122、冷卻件123及護套124均位於坩堝121上方。自坩堝121的側壁向中心軸線方向，依次為熱屏122、冷卻件123及護套124。即，冷卻件123位於熱屏122與護套124之間，護套124設置於冷卻件123靠近坩堝121中心軸線的一側。護套124可為石英材質。護套124具有相對的第一表面125和第二表面126，第一表面125靠近坩堝121中心軸線的一側，第二表面126與冷卻件123相對設置。具體地，冷卻件123與熱屏122的傾斜側壁形狀相對應，護套124與冷卻件123的傾斜的側壁形狀相對應。護套124覆蓋冷卻件123靠近坩堝121中心軸線的表面。本實施例中，第二表面126與冷卻件123的表面平行設置。第二表面126與冷卻件123的內側壁可以間隔設置，或者相貼合接觸。本實施例中，護套124的第二表面126與冷卻件123間隔設置。當然，護套124的第二表面126與冷卻件123的表面不一定為規則形狀，且相互位置關係也不一定平行，僅需冷卻件123的表面不暴露於拉晶通道即可。

本實施例的單晶爐用熱場120及單晶爐100，在熱屏122及冷卻件123 的內側設置護套124，冷卻件123可以優化熱場溫度梯度，護套124可以阻擋雜質進入晶體提拉區域、保護生長的晶體不受雜質汙染，從而獲得的晶體產品中不會產生黑邊，並能避免引起單晶體少子壽命降低。

本發明第二實施例提供的單晶爐100的結構剖視圖如圖2所示。爐體110包括依次連接的主室111、隔離閥112及副室(圖未示)，主室111內具有坩堝121、保溫蓋127、冷卻件123及護套124。保溫蓋127及冷卻件123依次位於坩堝121靠近副室的一端。即，冷卻件123位於保溫蓋127遠離坩堝121的一側。具體地，冷卻件123為筒狀結構，且自主室111與副室連接處，即，隔離閥112處，向主室111方向延伸。護套124位於冷卻件123靠近坩堝121中心軸線的一側。護套124具有相對的第一表面125和第二表面126，第一表面125靠近坩堝121中心軸線的一側，第二表面126與冷卻件123相對設置。本實施例中，與冷卻件123的形狀結構相對應地，護套124也為筒狀結構，且覆蓋冷卻件123靠近坩堝121中心軸線的表面。本實施例中，第二表面126與冷卻件123的表面平行設置。第二表面126與冷卻件123的內側壁可以間隔設置，或者相貼合接觸。本實施例中，護套124的第二表面126與冷卻件123間隔設置。當然，護套124的第二表面126與冷卻件123的表面不一定為規則形狀，且相互位置關係也不一定平行，僅需冷卻件123的表面不暴露於拉晶通道即可。

本實施例的單晶爐用單晶爐100，在冷卻件123的內側設置護套124，冷卻件123可以優化提拉單晶的熱場溫度梯度，護套124可以阻擋雜質進入晶體提拉區域、保護生長的晶體不受雜質汙染，從而獲得的晶體產品中不會產生黑邊，並能避免引起單晶體少子壽命降低。

本發明第三實施例提供的單晶爐100的結構剖視圖如圖3所示。爐體110包括相連接的主室111、隔離閥112與副室(圖未示)，主室111內具有 坩堝120、保溫蓋127、熱屏122、第一冷卻件1231、護套124及第二冷卻件1232。熱屏122與保溫蓋127依次位於坩堝120靠近副室的一端。第一冷卻件123與熱屏122均位於坩堝120與保溫蓋127之間，且第一冷卻件1231與護套124依次設置於熱屏122靠近坩堝120中心軸線的一側，即，第一冷卻件1231位於熱屏122與護套124之間。第二冷卻件1232位於保溫蓋127靠近副室的一端。具體地，第一冷卻件1231與熱屏122的傾斜側壁形狀相對應。第二冷卻件1232為筒狀結構，且自主室111與副室的連接處，即，隔離閥112處，向主室111方向延伸。護套124位於第一冷卻件1231及第二冷卻件1232靠近坩堝120中心軸線的一側。本實施例中，護套124也為筒狀結構，覆蓋第一冷卻件1231及第二冷卻件1232靠近坩堝120中心軸線的表面。具體地，護套124的第二表面126與第二冷卻件1232靠近坩堝120中心軸線的表面平行相對，且與第一冷卻件1231靠近坩堝120中心軸線的表面成一定角度設置。當然，本領域技術人員可以理解，第一冷卻件1231、第二冷卻件1232及護套124的形狀不一定是規則形狀，且三者表面間的相互關係並不一定要平行或成一定夾角，僅需第一冷卻件1231或第二冷卻件1232的表面不暴露於拉晶通道即可。護套124上對應第一冷卻件1231與第二冷卻件1232的間隙處開設取光孔128。

使用本發明的單晶爐熱場及具有該單晶爐熱場的單晶爐，一方面，可以優化溫度梯度、提高拉晶速度並降低拉晶成本，另一方面還能確保生長的晶體不受雜質汙染、提供具有良好表面品質及高少子壽命的晶體產品。