專(zhuān)利名稱(chēng)：一種單晶爐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種單晶爐裝置。
技術(shù)背景光伏行業(yè)得以迅猛發(fā)展主要依賴(lài)兩個(gè)因素ー個(gè)是加工尺寸不斷變小，不斷提高集成度，以降低器件成本；另一方面是硅襯底尺寸不斷變大，増加硅片單位而積可獲得更多的芯片數(shù)量。目前，光伏組件的制作50%以上的成本用于拉晶和硅片的生產(chǎn)，因此對(duì)于太陽(yáng)能光伏電池來(lái)說(shuō)，最重要的是降低拉晶生產(chǎn)成本。從エ藝技術(shù)角度來(lái)看，通常有兩種方法來(lái)降低成本一是降低加熱器的功耗；ニ是提高拉晶速度。在上述兩種方法中，提高拉晶速度的方法更為有效。因?yàn)槔俣忍岣?，不僅縮短了晶體生長(zhǎng)時(shí)間，節(jié)省了功耗，而且増加了產(chǎn)量。而提高拉晶速度最有效的手段是改變熱屏的形狀及結(jié)構(gòu)。最初的單晶熱場(chǎng)是不設(shè)有熱屏的，隨著硅片產(chǎn)品的需求及拉晶技術(shù)的進(jìn)歩，逐步產(chǎn)生了直筒式和傾斜式的熱屏，該類(lèi)型的熱屏對(duì)隔絕加熱器熱量，加速晶棒的冷卻和提高生產(chǎn)效率起到了顯著作用?，F(xiàn)階段，在競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的情況下，各企業(yè)都投入了大量的研發(fā)力量，以獲取新的技術(shù)改進(jìn)，提升設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。例如，用C-C復(fù)合材料或金屬鑰制作熱屏，在單晶爐上増加吸收晶棒熱量的冷卻水套等等，都已到了應(yīng)用階段。2010年9月22日公開(kāi)的中國(guó)專(zhuān)利(公布號(hào)CN101838841A)中提供了ー種單晶爐裝置。其對(duì)現(xiàn)有的單晶爐的改進(jìn)在于在通用的熱屏內(nèi)層內(nèi)側(cè)増加了反射板，以提高晶棒冷卻效果和拉晶速度。通過(guò)將晶棒表面的輻射熱向上反射，以提高晶棒的冷卻效果，進(jìn)而提高拉晶速度。然而，在上述方案中，晶棒底部的熱量需經(jīng)過(guò)多次由反射板到晶棒的反射，故只能帶走少部分熱量，所以對(duì)拉晶速度的提升是很有限的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供ー種能有效提高拉晶速度的單晶爐裝置。解決本實(shí)用新型技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該單晶爐裝置包括熱屏和用干支撐所述熱屏的支撐部件，所述熱屏包括熱屏外層和熱屏內(nèi)層，其中，所述熱屏內(nèi)層上端繼續(xù)向上延伸越過(guò)熱屏外層并支撐在所述支撐部件上。本實(shí)用新型通過(guò)改變現(xiàn)有的熱屏的連接方式，使熱屏內(nèi)層上的熱量通過(guò)支撐部件傳走，因而能有效提高拉晶速度，而熱屏外層不與支撐部件接觸，使之保持一定高溫，可以避免氣流中雜質(zhì)在其上的沉積，防止雜質(zhì)掉入硅液中而影響拉晶質(zhì)量。優(yōu)選的是，該單晶爐裝置中還包括有導(dǎo)熱板，所述導(dǎo)熱板處于熱屏外層與熱屏內(nèi)層之間，且導(dǎo)熱板與熱屏內(nèi)層的內(nèi)表面貼合。通過(guò)設(shè)置導(dǎo)熱板可將輻射到熱屏內(nèi)層上的熱量帶走。優(yōu)選導(dǎo)熱板采用熱變形小、導(dǎo)熱性高的材料制成。進(jìn)ー步優(yōu)選導(dǎo)熱板采用鑰或鎢制成。進(jìn)ー步優(yōu)選的是，所述導(dǎo)熱板與所述熱屏內(nèi)層的接觸面積大于熱屏內(nèi)層面積的80% ,兩者的接觸 面積盡量大有利于導(dǎo)熱效率的提聞。其中，導(dǎo)熱板的厚度為O. 5-1. 5mm。更優(yōu)選的是，所述熱屏外層的下部為圓筒形。熱屏外層的下部為圓筒形結(jié)構(gòu)，相對(duì)于傳統(tǒng)的錐形結(jié)構(gòu)而言，能使熱屏下部處于熱屏內(nèi)層和熱屏外層之間的隔熱層的厚度增カロ，增強(qiáng)了隔熱效果，同時(shí)該圓筒形使流經(jīng)熱屏外層的氣流的通道截面均勻相等，有利于氣流的穩(wěn)定，從而有利于晶棒的穩(wěn)定生長(zhǎng)。優(yōu)選的是，該單晶爐裝置中還包括有反射板，所述反射板覆蓋在所述熱屏內(nèi)層的外表面上。反射板可將晶棒下部釋放出的部分結(jié)晶潛熱通過(guò)向上的反射帶走。所述反射板的下端部與熱屏內(nèi)層的下端部平齊，其上端部低于熱屏內(nèi)層的上端部。所述反射板采用外表面經(jīng)鏡面處理過(guò)的反射板。外表面經(jīng)鏡面處理的反射板提高了熱量反射的效率。其中,所述反射板的厚度為O. 5-1. 5mm。優(yōu)選反射板采用熱變形小、導(dǎo)熱性高的材料制成。進(jìn)ー步優(yōu)選反射板采用鑰或鎢制成。優(yōu)選的是，所述熱屏內(nèi)層和熱屏外層為一體成型，以提高熱屏的強(qiáng)度和導(dǎo)氣效果。熱屏內(nèi)層和熱屏外層采用具有良好導(dǎo)熱性，高溫下強(qiáng)度増大、熱膨脹系數(shù)低的材料制成，以加速熱屏內(nèi)層的熱量傳導(dǎo)，促進(jìn)晶棒的冷卻。優(yōu)選熱屏內(nèi)層和熱屏外層采用石墨或C-C復(fù)合材料制成。由上述結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使得本實(shí)用新型單晶爐裝置可通過(guò)多路徑擴(kuò)散熱量，形成一個(gè)晶棒體穩(wěn)定、快速生長(zhǎng)的熱場(chǎng)環(huán)境，進(jìn)而提高拉晶速度，從而有助于晶體生長(zhǎng)質(zhì)量和生長(zhǎng)效率的提聞。

圖I為本實(shí)用新型單晶爐裝置的使用狀態(tài)圖；圖2為本實(shí)用新型單晶爐裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1_晶棒；2_支撐部件；3-熱屏；3ト熱屏外層；32_熱屏內(nèi)層；4-爐體；5_隔熱材料；6_反射板；7_導(dǎo)熱板。
具體實(shí)施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型單晶爐裝置作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。ー種單晶爐裝置，包括熱屏3和用于支撐所述熱屏的支撐部件2，所述熱屏3包括熱屏外層31和熱屏內(nèi)層32，其中，所述熱屏內(nèi)層32上端繼續(xù)向上延伸越過(guò)熱屏外層31并支撐在所述支撐部件2上。實(shí)施例I :如圖1、2所示，本實(shí)施例中，該單晶爐裝置包括有坩堝、熱屏3、支撐裝置2、反射板6和導(dǎo)熱板7。坩堝、熱屏3和支撐部件2均位于單晶爐的爐體4內(nèi)部，熱屏3設(shè)于坩堝的上方，熱屏3內(nèi)的中空部分用于晶棒I的生長(zhǎng)，熱屏3由設(shè)置在爐體內(nèi)上部的支撐部件2所支撐。其中，熱屏3包括靠近晶棒的熱屏內(nèi)層32和遠(yuǎn)離晶棒的熱屏外層31。熱屏內(nèi)層32和熱屏外層31 —體成型，裝配形成熱屏3。本實(shí)施例中，熱屏內(nèi)層32和熱屏外層31均采用石墨制成。熱屏內(nèi)層32和熱屏外層31之間的內(nèi)部填充有隔熱材料，所述隔熱材料均勻的鋪設(shè)于熱屏內(nèi)層32和熱屏外層31之間的內(nèi)腔里，在圓周方向上不應(yīng)有拼接段。其中，熱屏內(nèi)層32的上端繼續(xù)向外延伸越過(guò)熱屏外層31與支撐部件連接，而熱屏外層31不與支撐部件2接觸。氣流從坩堝內(nèi)經(jīng)熱屏外層31排出，帶走熱量和雜質(zhì)。熱屏內(nèi)層32為上大下小的內(nèi)錐筒形，環(huán)繞晶棒I ;而熱屏外層31的下部為圓筒形，因而使整個(gè) 熱屏的下部所包覆的隔熱材料的厚度增加，增強(qiáng)了隔熱效果，同時(shí)該圓筒形也使得熱屏外層所流經(jīng)的氣流的通道截面均勻相等，有利于氣流的穩(wěn)定，從而有利于晶棒I的穩(wěn)定生長(zhǎng)。反射板6覆蓋在熱屏內(nèi)層32靠近晶棒I的外表面上，其可將晶棒下部釋放出的部分結(jié)晶潛熱通過(guò)向上的反射帶走。本實(shí)施例中，反射板6的外表面經(jīng)過(guò)鏡面處理，以確保反射板圓錐形的外表面平展無(wú)褶皺，反射板6與熱屏內(nèi)層32之間無(wú)間隙。本實(shí)施例中，反射板6的上部低于熱屏內(nèi)層32的上部大約5mm，而兩者的下部平齊。反射板6的厚度為O. 5mm,反射板6采用熱變形小、導(dǎo)熱性高的鎢制成。導(dǎo)熱板7處于熱屏外層31與熱屏內(nèi)層32之間，導(dǎo)熱板7被熱屏外層31和熱屏內(nèi)層32所包覆，且導(dǎo)熱板7與熱屏內(nèi)層32遠(yuǎn)離晶棒I的內(nèi)表面貼合。通過(guò)設(shè)置導(dǎo)熱板7可將輻射到熱屏內(nèi)層32上的熱量帶走。導(dǎo)熱板7與熱屏內(nèi)層32的接觸面積大于熱屏內(nèi)層面積的80%，以有利于導(dǎo)熱效率的提高。本實(shí)施例中，導(dǎo)熱板7的厚度為I. 5mm，且導(dǎo)熱板采用熱變形小、導(dǎo)熱性高的鑰制成。對(duì)本實(shí)用新型單晶爐裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如下結(jié)果；在22英寸的熱場(chǎng)，投料125kg，拉制8英寸晶棒的工藝條件下，使用本實(shí)用新型單晶爐裝置能將平均拉晶速度由O. 79mm/min提高至I. 02mm/min，使平均生產(chǎn)周期由70小時(shí)縮短到61小時(shí)。從上可看出，通過(guò)提高拉晶速度，不僅縮短了晶體的生長(zhǎng)時(shí)間，節(jié)省了功耗,而且可增加產(chǎn)量。實(shí)施例2 本實(shí)施例的單晶爐裝置與實(shí)施例I的區(qū)別在于該單晶爐裝置中不包括有導(dǎo)熱板。本實(shí)施例中的其他結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例I相同，這里不再贅述。實(shí)施例3 本實(shí)施例的單晶爐裝置與實(shí)施例I的區(qū)別在于本實(shí)施例中，熱屏外層的下部為圓錐形，熱屏內(nèi)層和熱屏外層采用C-C復(fù)合材料制成；反射板采用鑰制成，反射板的厚度為I. Omm ;導(dǎo)熱板采用鎢制成，導(dǎo)熱板的厚度為O. 5mmο本實(shí)施例中的其他結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例I相同，這里不再贅述。實(shí)施例4 本實(shí)施例的單晶爐裝置與實(shí)施例I的區(qū)別在于該單晶爐裝置中，熱屏外層和熱屏內(nèi)層采用常規(guī)形狀，即由熱屏外層31與支撐部件2接觸。[0042]本實(shí)施例中的其他結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例I相同，這里不再贅述?？梢岳斫獾氖?，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本實(shí)用新型的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本實(shí)用新型并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型的精 神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種單晶爐裝置，包括熱屏和用于支撐所述熱屏的支撐部件，所述熱屏包括熱屏外層和熱屏內(nèi)層，其特征在于所述熱屏內(nèi)層上端繼續(xù)向上延伸越過(guò)熱屏外層并支撐在所述支撐部件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單晶爐裝置，其特征在于該單晶爐裝置中還包括有導(dǎo)熱板，所述導(dǎo)熱板處于熱屏外層與熱屏內(nèi)層之間，且導(dǎo)熱板與熱屏內(nèi)層的內(nèi)表面貼合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶爐裝置，其特征在于所述導(dǎo)熱板與所述熱屏內(nèi)層的接觸面積大于熱屏內(nèi)層面積的80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶爐裝置，其特征在于導(dǎo)熱板的厚度為O.5-1. 5mm，導(dǎo)熱 板采用鑰或鎢制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單晶爐裝置，其特征在于所述熱屏外層的下部為圓筒形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的單晶爐裝置，其特征在于該單晶爐裝置中還包括有反射板，所述反射板覆蓋在所述熱屏內(nèi)層的外表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單晶爐裝置，其特征在于所述反射板的下端部與熱屏內(nèi)層的下端部平齊，其上端部低于熱屏內(nèi)層的上端部。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單晶爐裝置，其特征在于所述反射板采用外表面經(jīng)鏡面處理過(guò)的反射板。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單晶爐裝置，其特征在于所述反射板的厚度為O.5-1. 5mm,所述反射板采用鑰或鎢制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單晶爐裝置，其特征在于所述熱屏內(nèi)層和熱屏外層一體成型，熱屏內(nèi)層和熱屏外層均采用石墨或C-C復(fù)合材料制成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種單晶爐裝置，其包括熱屏和用于支撐所述熱屏的支撐部件，所述熱屏包括熱屏外層和熱屏內(nèi)層，所述熱屏內(nèi)層上端繼續(xù)向上延伸越過(guò)熱屏外層并支撐在所述支撐部件上。本實(shí)用新型通過(guò)改變熱屏與支撐部件的連接方式，從而能有效提高拉晶速度，有助于晶體生長(zhǎng)質(zhì)量和生長(zhǎng)效率的提高。
文檔編號(hào)C30B15/00GK202380121SQ20112042921
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者李偉, 潘仕嘯, 王寶勝, 蘇金玉, 陳潔 申請(qǐng)人:特變電工新疆新能源股份有限公司