直拉單晶爐的製作方法

2023-11-12 03:00:57

直拉單晶爐的製作方法
【專利摘要】直拉單晶爐，包括殼體和設置在殼體內的熱場裝置，殼體包括爐底板和爐側壁，熱場裝置位於爐底板上方，熱場裝置與爐底板之間設有護底板，爐底板與護底板之間設有隔離架。本實用新型解決了現有技術熱場裝置與爐底板直接接觸導致的熱能損耗大的問題。大幅度降低了能量損耗，可在不影響單晶品質及拉速的前提下，達到等徑功率降低3～5KW。
【專利說明】直拉單晶爐
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於單晶製造設備【技術領域】，涉及一種直拉單晶爐。
【背景技術】
[0002]光伏發電作為綠色能源以及人類可持續發展的主要能源的一種，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基礎材料，有著廣泛的市場需求。一種常見的單晶矽生長方法是直拉法，即，在單晶爐中，將多晶矽料裝進石英坩堝中，加熱熔化，然後使籽晶與熔矽接觸，在轉動籽晶及坩堝的同時，提拉籽晶，在籽晶下端即可生長單晶矽棒。在單晶生長過程中，單晶爐熱場內的溫度高達1400°C左右，與爐外環境存在巨大的溫差，由此造成大量的熱損耗。尤其是在熱場部件與爐殼體相接觸的地方，冷卻水會帶走大量的熱量。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種直拉單晶爐，解決現有技術存在的熱損耗大的問題。
[0004]本實用新型的技術方案是，直拉單晶爐，包括殼體和設置在殼體內的熱場裝置，殼體包括爐底板和爐側壁，熱場裝置位於爐底板上方，熱場裝置與爐底板之間設有護底板，爐底板與護底板之間設有隔尚架。
[0005]本實用新型的特點還在於:
[0006]隔離架包括託盤和支撐結構，託盤與爐側壁之間有間隙。
[0007]隔離架與護底板之間設有保溫氈。
[0008]支撐結構包括至少一個與託盤同軸設置的支撐環，支撐環由垂直於託盤的支撐板圍合而成。
[0009]隔離架還包括多個定位件，多個定位件相對於託盤的中心等角度分布，且均突出於託盤的外緣，多個定位件突出於託盤的外緣的部分的徑向長度相等。
[0010]多個定位件均與爐側壁相接觸。
[0011]託盤設有位於中心的開孔，支撐結構包括兩個支撐環，其中一個支撐環靠近開孔的邊緣，另一個支撐環靠近託盤的外緣。
[0012]另一種結構是:
[0013]支撐結構包括多個支撐體。
[0014]多個支撐體相對於託盤的中心等角度分布，且均突出於託盤的外緣，多個支撐體突出於託盤的外緣的部分的徑向長度相等。
[0015]多個支撐體均與爐側壁相接觸。
[0016]本實用新型具有如下有益效果:
[0017]1、本實用新型直拉單晶爐的爐底板與護底板之間設置隔離架，隔離架僅通過支撐結構與爐底板接觸，解決了現有的熱場裝置中熱場裝置與爐底板直接接觸導致的熱能損耗大的問題，大幅度減少了熱能的損耗。
[0018]2、本實用新型結構簡單，使用效果好。使用本實用新型直拉單晶爐，可在不影響單晶品質及拉速的前提下，達到等徑功率降低3?5KW。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實施例1直拉單晶爐的結構示意圖；
[0020]圖2為本實用新型實施例1直拉單晶爐的隔離架結構示意圖；
[0021]圖3為本實用新型實施例2的直拉單晶爐結構示意圖；
[0022]圖4為本實用新型實施例2直拉單晶爐的隔離架結構示意圖。
[0023]圖中，10.直拉單晶爐，11.殼體，12熱場裝置，13.隔離架，14.保溫氈，110.爐底板，111.爐側壁，112.開口，120.坩堝，121.加熱器，122.保溫結構，123.護底板，124.坩堝軸，130.託盤，131.支撐結構，132.定位件，232.支撐體，133.開孔，134.表面，135.底面，136.支撐環。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0025]實施例1，參照圖1和圖2，直拉單晶爐10，包括殼體11、熱場裝置12和隔離架13。熱場裝置12和隔離架13均位於殼體11內。
[0026]殼體11包括相互配合的爐底板110與爐側壁111。爐底板110的中心處設有開口112。
[0027]熱場裝置12位於爐底板110上方。熱場裝置12包括坩堝120、加熱器121、保溫結構122及護底板123。坩堝120用於盛放多晶矽料。坩堝120下方設有連接於驅動器(圖未示)以帶動坩堝120轉動的坩堝軸124。坩堝軸124穿過爐底板110的開口 112。加熱器121圍繞坩堝120的外圍設置。保溫結構122位於加熱器121的外圍，且與爐側壁111相對。護底板123位於坩堝120及加熱器121下方，且靠近爐底板110。
[0028]隔離架13位於爐底板110與護底板123之間。優選地，隔離架13與護底板123之間設置保溫氈14。也就是說，在爐底板110上，依次為隔離架13、保溫氈14及護底板123。
[0029]隔離架13包括一個託盤130、一個支撐結構131與多個定位件132。支撐結構131與多個定位件132均連接於託盤130。
[0030]託盤130為環形結構，且設有位於中心的開孔133。坩堝軸124穿過開孔133。託盤130設有相對的表面134與底面135。開孔133貫穿表面134與底面135。表面134靠近保溫氈14及護底板123。底面135靠近爐底板110。託盤130與爐側壁111之間有間隙，也就是說，託盤130不與爐側壁111接觸。支撐結構131連接於託盤130的底面135。支撐結構131包括至少一個與託盤130同軸設置的支撐環136。支撐環136由垂直於託盤130的支撐板圍合而成。本實施例中，支撐結構131包括兩個支撐環136:—個靠近託盤130的內緣，即，開孔133的邊緣；另一個靠近託盤130的外緣，且內徑大於前述支撐環136的外徑。當然，若支撐板的支撐強度足夠大，支撐環136的數量也可以僅為一個，如此，更有利於減少從護底板123傳遞至爐底板110的熱量從而進一步減少熱損耗。
[0031]定位件132可連接於託盤130的底面135或外緣面。多個定位件132均突出於託盤130的外緣，且均與爐側壁111相接觸。多個定位件132相對於託盤130的中心等角度分布，且突出於託盤130的外緣的部分的徑向長度相等。本實施例中，定位件132的數量為三個，相鄰兩個定位件132間的夾角為120度。每個定位件132均沿託盤130的徑向設置，多個定位件132突出於託盤130外緣的長度相等。當然，定位件132的數量也可以為兩個、四個或更多。定位件132也可沿不同於徑向的其它方向設置，多個定位件132的設置方向可以相同或不同，僅需多個定位件132突出於託盤130外緣的部分的長度的徑向分量相等即可。
[0032]本實用新型實施例1提供的直拉單晶爐10在爐底板110與熱場裝置12之間設置隔離架13，避免爐底板110與熱場裝置12直接接觸帶走大量的熱能。進一步的，隔離架13的支撐結構131減小了隔離架13與爐底板110的接觸面積，託盤130與爐側壁111之間有間隙，均可進一步減少熱損耗。此外，隔離架13的多個定位件132結構，可實現快速地將隔離架13同軸安裝於直拉單晶爐10的殼體11內，避免傾斜安裝導致熱場裝置12不穩定的現象。
[0033]實施例2，本實施例的直拉單晶爐10與實施例1的大致相同，區別在於隔離架13的結構不同。參照圖3和圖4，隔離架13包括託盤130及連接於託盤130靠近爐底板110的一側的支撐結構131。支撐結構131包括多個支撐體232。多個支撐體232均突出於託盤的外緣，且均與爐側壁111相接觸。多個支撐體232相對於託盤130的中心等角度分布，且突出於託盤130的外緣的部分的徑向長度相等。本實施例中，支撐體232的數量為六個，每個支撐體232均沿託盤130的徑向設置。多個支撐體232 —方面可支撐託盤130，另一方面，可實現快速地將隔離架13同軸安裝於直拉單晶爐10的殼體11內，避免傾斜安裝導致熱場裝置12不穩定的現象。
[0034]實施例2提供的直拉單晶爐10中，支撐結構131兼具支撐與同軸定位的作用，結構更簡單。
[0035]本實用新型提供的直拉單晶爐解決了現有的熱場裝置中熱場裝置與爐底板直接接觸導致的熱能損耗大的問題。使用該直拉單晶爐，可在不影響單晶品質及拉速的前提下，達到等徑功率降低3?5KW。
【權利要求】
1.直拉單晶爐，包括殼體(11)和設置在所述殼體(11)內的熱場裝置(12)，所述殼體(11)包括爐底板(110)和爐側壁(111)，所述熱場裝置(12 )位於爐底板(110)上方，熱場裝置(12)與爐底板(110)之間設有護底板(123)，其特徵在於:所述爐底板(110)與所述護底板(123)之間設有隔離架(13);所述隔離架(13)包括託盤(130)和支撐結構(131 )，所述託盤(130 )與所述爐側壁(111)之間有間隙。
2.根據權利要求1所述的直拉單晶爐，其特徵在於:所述隔離架(13)與所述護底板(123 )之間設有保溫氈(14 )。
3.根據權利要求1所述的直拉單晶爐，其特徵在於:所述支撐結構(131)包括至少一個與所述託盤(130)同軸設置的支撐環(136)，所述支撐環(136)由垂直於所述託盤(130)的支撐板圍合而成。
4.根據權利要求3所述的直拉單晶爐，其特徵在於:所述隔離架(13)還包括多個定位件(132)，所述多個定位件(132)相對於所述託盤(130)的中心等角度分布，且均突出於所述託盤(130)的外緣，所述多個定位件(132)突出於所述託盤(130)的外緣的部分的徑向長度相等。
5.根據權利要求4所述的直拉單晶爐，其特徵在於:所述多個定位件(132)均與所述爐側壁(111)相接觸。
6.根據權利要求3所述的直拉單晶爐，其特徵在於:所述託盤(130)設有位於中心的開孔，所述支撐結構(131)包括兩個支撐環(136)，其中一個支撐環(136)靠近所述開孔的邊緣，另一個支撐環(136)靠近所述託盤(130)的外緣。
7.根據權利要求1所述的直拉單晶爐，其特徵在於:所述支撐結構(131)包括多個支撐體(232)。
8.根據權利要求7所述的直拉單晶爐，其特徵在於:所述多個支撐體(232)相對於所述託盤(130)的中心等角度分布，且均突出於所述託盤(130)的外緣，所述多個支撐體(232)突出於所述託盤(130)的外緣的部分的徑向長度相等。
9.根據權利要求8所述的直拉單晶爐，其特徵在於:所述多個支撐體(232)均與所述爐側壁(111)相接觸。
【文檔編號】C30B15/00GK203559152SQ201320553829
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】毛靜, 馬少林, 王福敏 申請人:銀川隆基矽材料有限公司, 西安隆基矽材料股份有限公司, 寧夏隆基矽材料有限公司, 無錫隆基矽材料有限公司