直拉單晶用加熱器的製作方法

2023-12-11 11:01:57

本實用新型屬於光伏發電技術領域，涉及一種直拉單晶用加熱器。

背景技術：

面對全球可利用能源有限及環境汙染嚴重的問題，單晶矽作為太陽能電池的重要材料，在未來勢必需求量大增。目前單晶矽生產技術主要以直拉法為主。如何降低直拉法單晶矽的生產成本，提高直拉法單晶矽的質量是目前需要解決的技術問題。

單晶爐內安裝有位於石英坩堝外圍的加熱器，石英坩堝內裝有晶矽原料，通過加熱器使石英坩堝內的晶矽原料處於矽液狀態。現有的加熱器為圓筒狀結構的電阻加熱器，該電阻加熱器包括加熱器本體，沿著圓周方向在加熱器本體的中部開設有一些豎直的、條狀的槽孔，用來減少電阻的橫截面積，進而增大電阻值，發熱量較高。在該電阻加熱器的頂部與底部沒有開設槽孔，發熱量較低。並且該電阻加熱器安裝到單晶爐中，發熱量高的區域對準石英坩堝，使得石英坩堝上方的溫度較低，即使得單晶棒結晶面以上部分的溫度較低。而石英坩堝內的矽液的溫度較高，溫差產生熱對流，使得石英坩堝底部的氧含量向上流向結晶面處，進而導致最終的單晶棒的質量較差，含氧量較高。另外，該加熱器本體的底端連接有兩個安裝座，安裝到單晶爐中之後，穩定性較差。

技術實現要素：

基於此，有必要提供一種能夠節約成本、提高單晶棒質量的直拉單晶用加熱器。

直拉單晶用加熱器，包括圓筒狀的加熱器本體，所述加熱器本體包括上部產熱部和下部產熱部，所述上部產熱部的產熱量大於下部產熱部的產熱量；所述直拉單晶用加熱器安裝到單晶爐中後，上部產熱部與單晶棒結晶面以及單晶棒結晶面以上的區域對應，下部產熱部與坩堝對應。

本申請的優點在於：1、相對於現有技術，將加熱器本體的上部產熱部的產熱量提高，並且使上部產熱部對準單晶棒結晶面以及單晶棒結晶面以上的區域，能夠增大單晶棒的縱向溫度梯度；相對於現有技術，將加熱器本體的下部產熱部的產熱量降低，並且使下部產熱部對準坩堝，能夠降低坩堝中的矽液的縱向溫度梯度，矽液的縱向溫度梯度降低能夠帶來熱對流現象的降低，減少了矽液底部的氧含量隨著熱對流向上移動到單晶棒結晶面，提高了單晶棒的質量。2、增大單晶棒的縱向溫度梯度和降低坩堝中的矽液的縱向溫度梯度能夠提高單晶棒的拉速，從而提高生產效率和節約成本。

在其中一個實施例中，所述直拉單晶用加熱器為電阻加熱器，所述上部產熱部的電阻值大於下部產熱部的電阻值。

在其中一個實施例中，所述上部產熱部上分布有多個上部槽孔，下部產熱部上分布有多個下部槽孔。

在其中一個實施例中，所述上部槽孔的數量多於下部槽孔的數量。

在其中一個實施例中，下部槽孔的頂端向上延伸至上部產熱部。

在其中一個實施例中，所述加熱器本體的底端連接有多個在圓周方向均勻分布的安裝座，該多個安裝座的數量為兩個以上。

在其中一個實施例中，該多個安裝座的數量為4個。

在其中一個實施例中，多個安裝座中的其中兩個安裝座兼具安裝座和電極腳功能。

在其中一個實施例中，上部槽孔和下部槽孔分別為豎直的細條狀結構。

在其中一個實施例中，多個上部槽孔沿著圓周方向均勻排列在上部產熱部上，多個下部槽孔沿著圓周方向均勻排列在下部產熱部上。

附圖說明

圖1為本實用新型直拉單晶用加熱器的俯視圖；

圖2是圖1的剖視圖。

具體實施方式

為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下做類似改進，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。

下面結合附圖1和附圖2，說明本實用新型的較佳實施方式。

本申請的直拉單晶用加熱器100，包括圓筒狀的加熱器本體110，加熱器本體110包括上部產熱部112和下部產熱部114，上部產熱部112的產熱量大於下部產熱部114的產熱量；直拉單晶用加熱器100安裝到單晶爐中後，上部產熱部112與單晶棒結晶面以及單晶棒結晶面以上的區域對應，下部產熱部114與坩堝對應。如圖2所示，a標誌線以上的部分為上部產熱部112，a標誌線以下的部分為下部產熱部114。

在拉晶過程中，單晶爐內的溫度較高，溫度變化的較明顯，溫度梯度大，溫度較低，溫度變化不明顯，溫度梯度小。本申請將加熱器本體110的上部產熱部112的產熱量提高，並且使上部產熱部112對準單晶棒結晶面以及單晶棒結晶面以上的區域，能夠增大單晶棒的縱向溫度梯度；將加熱器本體的下部產熱部114的產熱量降低，並且使下部產熱部114對準坩堝，能夠降低坩堝中的矽液的縱向溫度梯度，矽液的縱向溫度梯度降低能夠帶來熱對流現象的降低，減少了矽液底部的氧含量隨著熱對流向上移動到單晶棒結晶面，提高了單晶棒的質量。增大單晶棒的縱向溫度梯度和降低坩堝中的矽液的縱向溫度梯度能夠提高單晶棒的拉速，從而提高生產效率和節約成本。

本申請的直拉單晶用加熱器100為電阻加熱器，上部產熱部112的電阻值大於下部產熱部114的電阻值。上部產熱部112上分布有多個上部槽孔1121，下部產熱部114上分布有多個下部槽孔1141。上部槽孔1121和下部槽孔1141分別為豎直的細條狀結構。多個上部槽孔1121沿著圓周方向均勻排列在上部產熱部112上，多個下部槽孔1141沿著圓周方向均勻排列在下部產熱部114上。

可以通過設置使上部槽孔1121的數量多於下部槽孔1141的數量，從而使上部產熱部112的橫截面積小於下部產熱部114的橫截面積，從而使得上部產熱部112的電阻值大於下部產熱部114的電阻值。或者上部槽孔1121的數量與下部槽孔1141的數量相同，但是下部槽孔1141的頂端向上延伸至上部產熱部112，使上部產熱部112的橫截面積小於下部產熱部114的橫截面積，從而使得上部產熱部112的電阻值大於下部產熱部114的電阻值。在電阻加熱器通電後，上部產熱部112的產熱量大於下部產熱部114的產熱量。

加熱器本體110的底端連接有多個在圓周方向均勻分布的安裝座120，該多個安裝座120的數量為兩個以上。現有技術中，加熱器本體的底端只設置兩個安裝座，當其中一個安裝座壞掉之後，整個加熱器就不能使用了。本申請設置兩個以上的安裝座120的好處在於：當其中一個安裝座120壞掉之後，直拉單晶用加熱器100可以繼續使用，延長了加熱器的使用壽命。並且設置兩個以上的安裝座120能夠使得加熱器本體110更加穩固、不易變形。優選的，多個安裝座130的數量為4個。多個安裝座120中的其中兩個安裝座120兼具安裝座和電極腳功能。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。