單晶爐及其加熱器的製作方法

2023-05-20 12:21:36 1

專利名稱：單晶爐及其加熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能電池技術領域，具體而言，涉及一種單晶爐及其加熱器。
背景技術：
作為清潔環保的新能源，太陽能電池的應用越來越普及。在太陽能電池的製作過程中，單晶爐是一種常用的設備，它是一種在惰性氣體環境中，採用石墨電阻加熱器將矽材料熔化，並採用直拉法生長無位錯單晶的設備。單晶爐在運行時由於爐內溫度較高，導致石墨坩堝與矽蒸氣發生反應，長時間使用後石墨坩堝的強度會降低，出現石墨坩堝斷裂事故。當石墨坩堝斷裂後出現的縫隙容易引起支撐在石墨坩堝上端的石英坩堝破裂，導致盛放在石英坩堝內的高溫矽液從石英坩堝中流出，沿著石墨坩堝斷裂處流下。單晶爐內繞著石英坩堝的周向設置有供單晶爐加熱的發熱部件加熱器。加熱器是單晶爐熱場的重要組成部件之一，如圖1所示時，加熱器包括加熱器本體11』、支撐部12』以及導流面13』，其中支撐部12』是加熱器與石墨電極的連接部件，通過設置在加熱器支撐部12』上的螺栓將加熱器固定在石墨電極上。當高溫矽液沿著石墨坩堝斷裂處流下時，由於位於加熱器底部的支撐部12』正位於石墨坩堝正下方，會有矽液流到支撐部12』上，高溫矽液會沿著支撐部12』的末端導流面13』直接流到石墨電極上，最終流到石墨電極底部，燙壞單晶爐爐底板，嚴重時可能會損壞爐底板，導致其內部的冷卻水溢出。由於單晶爐正處於高溫狀態，溢出的冷卻水在高溫下汽化，導致爐內壓力劇增，容易發生爆炸事故。

實用新型內容本實用新型旨在提供一種單晶爐及其加熱器，能夠解決石墨坩堝斷裂時高溫矽液流到單晶爐底板上導致單晶 爐易爆的技術問題。為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種單晶爐加熱器，包括:加熱器本體，加熱器本體呈筒狀結構；以及支撐部，設置在加熱器本體的沿軸線方向的一端並形成沿徑向向內延伸的徑向延伸部，徑向延伸部的內側端部具有與底面相交以沿徑向向內導流的傾斜導流面。進一步地，傾斜導流面為平面，並與底面形成銳角。進一步地,銳角α設置為30彡α彡60。進一步地，傾斜導流面為弧形面。進一步地，弧形面為內凹的弧形面。進一步地，傾斜導流面與底面相交的一端具有突出於底面的凸起部。 進一步地，支撐部為多個，多個支撐部沿加熱器本體的周向均勻設置。根據本申請的另一方面，提供了一種單晶爐，包括石英坩堝以及繞著石英坩堝的外周側設置的加熱器，加熱器為上述任一種的加熱器。進一步地，還包括石墨坩堝，石墨坩堝設置在石英坩堝和加熱器之間並包覆著石英坩堝。進一步地，還包括石墨電極，其中石墨電極設置在加熱器的支撐部下端，支撐部通過螺栓固定在石墨電極上，其中支撐部的傾斜導流面向外延伸至石墨電極的徑向外側。應用本實用新型的技術方案對加熱器進行改進，通過在加熱器本體的沿軸線方向的一端設置支撐部並沿徑向向內延伸形成徑向延伸部，在徑向延伸部的內側端部具有與底面相交以沿徑向向內導流的傾斜導流面，當矽液發生洩漏流到加熱器上時，由於位於加熱器上傾斜導流面的存在，該傾斜導流面起到了液體導流的作用，防止了矽液沿著下端面回流的現象，這樣矽液沿著傾斜導流面直接流到位於爐底上方的護盤壓片上，避免了矽液流到單晶爐爐底發生爆炸事故的發生。

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:圖1示出了現有技術中的加熱器的結構示意圖；以及圖2示出了根據本實用新型一種典型實施例的加熱器的結構示意圖；圖3為圖2的俯視圖；以及圖4示出了本實用新型典型實施例的含有加熱器的單晶爐的結構示意圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。根據本實用新型的一種典型實施例，單晶爐加熱器10包括加熱器本體11以及支撐部12，其中加熱器本體11呈筒狀結構，支撐部12設置在加熱器本體11的沿軸線方向的一端並形成沿徑向向內延伸的徑向延伸部，徑向延伸部的內側端部具有與底面相交以沿徑向向內導流的傾斜導流面13。通過在加熱器本體11的沿軸線方向的一端設置支撐部12並沿徑向向內延伸形成徑向延伸部，在徑向延伸部的內側端部具有與底面相交以沿徑向向內導流的傾斜導流面13，當矽液發生洩漏流到加熱器上時，由於位於加熱器上傾斜導流面13的存在，該傾斜導流面13起到了液體導流的作用，防止了矽液沿著下端面回流的現象，這樣矽液沿著傾斜導流面13直接流到位於爐底上方的護盤壓片上，避免了矽液流到單晶爐爐底發生爆炸事故的發生。如圖2至圖3所示，傾斜導流面13位平面，並與底面形成銳角。具有上述結構的傾斜導流面13具有更好的導流作用，避免了矽液沿著傾斜導流面13發生回流的現象。優選地，銳角α設置為30 < α <60。本實用新型的導流面13並不局限於光滑的平面，也可為弧形面。如導流面13呈內凹的弧形面或。本領域技術人員很容易想像到內凹的弧形面形狀，本實用型不再一一示出。根據本實用新型的一種優選實施例，傾斜導流面13與底面相交的一端具有突出於底面的凸起部。在傾斜導流面13的末端形成凸起部，完全杜絕了矽液發生沿著底面發生回流的現象。根據本實用新型的一種典型實施例，支撐部12為多個，多個支撐部12沿加熱器本體11的周向均勻地設置。優選支撐部12為四個，均勻地設置在筒狀加熱器本體11的下端起到支撐加熱器本體11的作用。根據本實用新型的另一方面，如圖4所示，提供了一種單晶爐。該單晶爐包括石英坩堝20以及繞著石英坩堝20的外周側設置的加熱器10，其中加熱器10為上述任一種加熱器。優選地，還包括石墨坩堝40，石墨坩堝40設置在石英坩堝20和加熱器10之間並包覆著石英坩堝20。加熱器10通過石墨電極30通電加熱，石墨坩堝40將熱量傳遞給石英坩堝20，其中石墨電極30設置在加熱器10的支撐部12下端，石墨電極30通過螺栓與支撐部12固定連接。其中支撐部12的傾斜導流面13向外延伸至石墨電極30的徑向外側。採用具有本實用型加熱器10的單晶爐避免了矽液從加熱器10的支撐部12的末端沿著石墨電極30流下，防止燙壞單晶爐爐底板，進而避免了危險事故發生。從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現了如下技術效果:通過在加熱器本體的沿軸線方向的一端設置支撐部並沿徑向向內延伸形成徑向延伸部，在徑向延伸部的內側端部具有與底面相交以沿徑向向內導流的傾斜導流面，當矽液發生洩漏流到加熱器上時，由於位於加熱器上傾斜導流面的存在，該傾斜導流面起到了液體導流的作用，防止了矽液沿著下端面回流的現象，這樣矽液沿著傾斜導流面直接流到位於爐底上方的護盤壓片上，避免了矽液流到單晶爐爐底發生爆炸事故的發生。以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.種單晶爐加熱器，其特徵在於，包括: 加熱器本體(11)，所述加熱器本體(11)呈筒狀結構；以及 支撐部(12)，設置在所述加熱器本體(11)的沿軸線方向的一端並形成沿徑向向內延伸的徑向延伸部，所述徑向延伸部的內側端部具有與底面相交以沿徑向向內導流的傾斜導流面(13)。
2.據權利要求1所述的加熱器，其特徵在於，所述傾斜導流面(13)為平面，並與所述底面形成銳角。
3.據權利要求2所述的加熱器，其特徵在於，所述銳角α設置為30< α <60。
4.據權利要求1所述的加熱器，其特徵在於，所述傾斜導流面(13)為弧形面。
5.據權利要求4所述的加熱器，其特徵在於，所述弧形面為內凹的弧形面。
6.據權利要求1所述的加熱器，其特徵在於，所述傾斜導流面(13)與所述底面相交的一端具有突出於所述底面的凸起部。
7.據權利要求1所述的加熱器，其特徵在於，所述支撐部(12)為多個，多個所述支撐部(12)沿所述加熱器本體(11)的周向均勻設置。
8.種單晶爐，包括石英坩堝(20)以及繞著所述石英坩堝(20)的外周側設置的加熱器(10)，其特徵在於，所述加熱器(10)為權利要求1至7中任一項所述的加熱器。
9.據權利要求8所述的單晶爐，其特徵在於，還包括石墨坩堝(40)，所述石墨坩堝(40 )設置在所述石英坩堝(20 )和所述加熱器(10 )之間並包覆著所述石英坩堝(20 )。
10.據權利要求8所述的單晶爐，其特徵在於，還包括石墨電極(30)，其中所述石墨電極(30)設置在所述加熱器(10)的支撐部(12)下端，所述支撐部(12)通過螺栓固定在所述石墨電極(30)上，其中所述支撐部(12)的傾斜導流面(13)向外延伸至所述石墨電極(30)的徑向外側。
專利摘要本實用新型公開了一種單晶爐及其加熱器。其中加熱器包括加熱器本體，加熱器本體呈筒狀結構；以及支撐部，設置在加熱器本體的沿軸線方向的一端並形成沿徑向向內延伸的徑向延伸部，徑向延伸部的內側端部具有與底面相交以沿徑向向內導流的傾斜導流面。當矽液發生洩漏流到加熱器上時，由於位於加熱器上傾斜導流面的存在，該傾斜導流面起到了液體導流的作用，防止了矽液沿著下端面回流的現象，這樣矽液沿著傾斜導流面直接流到位於爐底上方的護盤壓片上，避免了矽液流到單晶爐爐底發生爆炸事故的發生。
文檔編號C30B15/14GK202925146SQ20122061123
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月16日 優先權日2012年11月16日
發明者白劍銘, 孫二凱 申請人:英利能源(中國)有限公司