一種單晶爐熱場的製作方法

2023-04-25 16:01:01 3

專利名稱：一種單晶爐熱場的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能光伏行業中的單晶爐，具體說是一種成晶率高，節能的單晶爐 熱場。
背景技術：
單晶爐熱場由熱場部件和保溫材料構成，研究資料表明一套隨機設計的單晶爐熱 場，加熱器功率的50%左右足以維持其長晶條件，其餘的能量都消耗在環境中。改變熱場結 構，調整保溫材料性能，可以使熱場的溫度梯度合理，減少熱量的損失，從而有效降低拉晶 時的功率。目前普遍使用的JRDL80單晶爐熱場(如圖1所示)，等徑功率平均達到60KW左右， 成品率在70%左右。一方面，過高的拉晶功率降低了石墨件的使用壽命，加大了耗電量，使 得單晶矽棒的拉晶成本增加，從而降低了太陽能單晶矽片的利潤。另一方面，拉晶理論成品 率可以達到80%以上，現有的熱場結構在拉晶過程中容易產生斷稜，使得整棒率和成晶率 偏低，從實際和理論的差值可以看出，現有的熱場還有很大的改進空間。

發明內容
發明目的本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種更節能、效率更高、 成晶率好的單晶爐熱場。技術方案為了實現上述目的，本發明提供了一種單晶爐熱場，它包括爐腔，所 述爐腔內設有保溫大蓋、導流筒、加熱器、上保溫筒，中保溫筒和爐底壓片層；導流筒位於加 熱器的上方；上保溫筒圍在導流筒的外周；中保溫筒位於加熱器的外周；爐底壓片層位於 加熱器的下方；其特徵在於所述爐底壓片層由硬氈層和軟氈層混合疊加而成。採用硬氈 層和軟氈層混合疊加的方式，使爐腔底部的爐底壓片層厚度更厚，保溫效果更好，提高了爐 內熱能的利用率。為了更好的起到密封保溫的作用，所述單晶爐熱場內還設有封氣環，該封氣 環位於上保溫大蓋上面。所述封氣環的內徑為650-700mm，外徑為785_790mm，厚度為 10mm-12mm。所述保溫大蓋包括上保溫大蓋和下保溫大蓋；上保溫大蓋位於上保溫筒的上 方，下保溫大蓋連接上保溫筒和導流筒。上保溫大蓋和下保溫大蓋的分開設計減少了保溫 大蓋與爐腔的直接接觸，並可採用增加上保溫大蓋和下保溫大蓋之間的保溫氈厚度，從而 降低熱量的損失加強了上部保溫。本發明中所述下保溫大蓋的外徑為550mm-600mm，上保溫大蓋的內徑為 505mm-520mm、外徑為 680mm-790mm。本發明中所述導流筒高度為315mm-330mm，導流筒口徑為205mm-235mm。本發明在 現有技術的基礎上增加了導流筒的高度，縮短了導流筒的口徑，減少了導流筒上部的散出 的熱量，使得爐內固液界面晶體生長溫度梯度更合理，有效的降低了拉晶時的功率，提高了
3整棒率和成晶率。本發明中所述導流筒高度為315mm-330mm，導流筒口徑為205mm-235mm，
本發明中所述上保溫筒的內徑510mm-560mm，縮短了保溫筒的內徑，降低了晶體爐內的 空間，提高了保溫效果。本發明中所述爐腔內的中保溫筒，中保溫筒的高度為545mm-565mm，保溫筒的厚 度為60mm-80mm ；本發明與現有技術相比，提高了中保溫筒的高度，加強了保溫筒的保溫效^ o本發明中所述爐底壓片層的高度為150mm-220mm，提高了爐底壓片層的高度，加強 了爐底保溫。有益效果本發明所述的一種單晶爐熱場，與現有技術相比具有如下優點
1、由於本發明減少了保溫大蓋石墨件間的直接接觸和石墨件的尺寸，增添了保溫氈， 從而降低熱量的損失加強了保溫。2、由於本發明增加了導流筒中內外導流筒的空間、縮短了導流筒的口徑、增加了 導流筒的高度，減少上部的散熱，使得本發明所述單晶爐熱場內固液界面晶體生長的溫度 梯度更加合理；
3、由於本發明縮短了保溫筒的內徑，減少熱場上部的空間，從而達到降低功率的作
用；
4、由於本發明改變了爐腔底部的熱場結構，增加爐底保溫性能，減少熱量損失，提高了 熱量的利用率，達到了節能的目的；
5、由於本發明改變了保溫材料和石墨件的材質，部分由軟氈變為硬氈和碳碳複合材 料，使保溫效果更好，提高了單晶爐的使用壽命。


圖1為現有技術中單晶爐熱場的結構示意圖。圖2為本發明所述單晶爐熱場的結構示意圖。圖3為原熱場與本發明所述單晶爐熱場的實驗數據前後對比表。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用於說明本發明 而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價 形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定。
實施例如圖2所示的一種單晶爐熱場，它包括爐腔1，爐腔1內設有保溫大蓋2、封氣環3、 導流筒4、加熱器5、上保溫筒6、中保溫筒7、爐底壓片層8 ；保溫大蓋2由上保溫大蓋21和 下保溫大蓋22組成；爐底壓片層8由硬氈層81和軟氈層82混合疊加而成。上述部件的連接關係如下導流筒4位於加熱器5的上方；上保溫筒6圍在導流筒 4的外周；中保溫筒7位於加熱器5的外周；爐底壓片層8位於加熱器5的下方；所述下保 溫大蓋22外徑為550mm，上保溫大蓋內徑為515mm、外徑為700mm，封氣環3內徑為660mm、
4外徑為790mm，導流筒4高度為325mm，導流筒4 口徑為225mm。所述上保溫筒5的內徑為 520mm。所述爐腔1內中保溫筒的高度為565mm，厚度為60mm。所述爐底壓片層8的高度為 215mm。 採用本實施例所述的單晶爐熱場進行實驗與現有技術中的單晶爐熱場進行對比， 從下表對比數據中顯示，平均功率從58. 1KW降低到46. 3KW，下降近12KW，成晶率從平均68% 提高到77.6%，具體數據如圖3。
權利要求
一種單晶爐熱場，它包括爐腔(1)，所述爐腔(1)內設有保溫大蓋(2)、導流筒(4)、加熱器(5)、上保溫筒(6)，中保溫筒(7)和爐底壓片層(8)；導流筒(4)位於加熱器(5)的上方；上保溫筒(6)圍在導流筒(4)的外周；中保溫筒(7)位於加熱器(5)的外周；爐底壓片層(8)位於加熱器(5)的下方；其特徵在於所述爐底壓片層(8)由硬氈層(81)和軟氈層(82)混合疊加而成。
2.根據權利要求1所述的一種單晶爐熱場，其特徵在於所述單晶爐熱場內還設有封 氣環(3 )，所述封氣環(3 )位於上保溫大蓋上面。
3.根據權利要求2所述的一種單晶爐熱場，其特徵在於所述封氣環(3)的內徑為 650-700mm，外徑為 785_790mm，厚度為 10mm-12mm。
4.根據權利要求1所述的一種單晶爐熱場，其特徵在於所述保溫大蓋(2)包括上 保溫大蓋(21)和下保溫大蓋(22);上保溫大蓋(21)位於上保溫筒(6)的上方，下保溫大蓋 (22)連接上保溫筒(6)和導流筒(4)。
5.根據權利要求4所述的一種單晶爐熱場，其特徵在於所述下保溫大蓋(22)的外徑 為550mm-600mm，上保溫大蓋(21)的內徑為505_-520_、外徑為680mm-790mm。
6.根據權利要求1所述的一種單晶爐熱場，其特徵在於所述導流筒(4)高度為 315mm-330mm，導流筒(4) 口徑為 205mm-235mm。
7.根據權利要求1所述的一種單晶爐熱場，其特徵在於所述上保溫筒(6)的內徑為 510mm-560mm，高度為 160_170mm，厚度為 50_80mm。
8.根據權利要求1所述的一種單晶爐熱場，其特徵在於所述爐腔(7)內中保溫筒(7) 的高度為545mm-565mm，厚度為60_80mm。
9.根據權利要求1所述的一種單晶爐熱場，其特徵在於所述爐底壓片層(8)的高度為 150mm-220mmo
全文摘要
本發明公開了一種單晶爐熱場，它包括爐腔、大蓋、導流筒、加熱器、保溫筒、爐底壓片層，所述爐腔內爐底壓片層由硬氈層和軟氈層混合疊加而成。本發明有效的提高了單晶爐內熱能的利用率，減少了熱能的損失，有效的降低了拉晶的功率，提高了整棒率和成晶率。
文檔編號C30B15/14GK101979720SQ201010564009
公開日2011年2月23日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者呂庭, 邢國強, 陶龍忠, 黃東 申請人:奧特斯維能源(太倉)有限公司