CN102102219A - 一种可提高单晶炉生长速度的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能单晶炉热场技术领域，特别是一种可提高单晶炉生长速度的冷却装置，包括冷却器，冷却器为具有锥度的筒状，设置在热屏内侧。冷却器和紧贴热屏内侧，和热屏内侧具有相同的锥度。冷却器通过连接管连接到炉筒上，冷却器的冷却介质进出口均设置在炉筒上，冷却介质通过冷却介质进出口并沿连接管进入冷却器进行冷却。炉筒为一段独立的副炉筒。冷却介质进出口上设置流量调节阀。本冷却装置结构设计合理，杜绝了冷却介质与冷却器之间的传递过程存在泄漏的可能，而且在热场中采用本冷却装置后强化对晶棒的冷却效果，从而增强晶棒纵向温度梯度，提高硅单晶的生长速度，达到快速生长单晶硅棒的目的。

Description

一种可提高单晶炉生长速度的冷却装置

技术领域

本发明涉及太阳能单晶炉热场技术领域，特别是一种可提高单晶炉生长速度的冷却装置。

背景技术

关于单晶炉热场的专利很多，包括降低热场能耗、优化排气以及优化热场温度梯度等方面。也有为提高单晶热场纵向温度梯度而发明的复合热屏装置。用不同的方式在热场中的特殊部位设置冷却装置，加强对晶棒的散热以提高晶体纵向温度梯度从而提高晶体的生长速度，但面临如何传递冷却介质的问题，因冷却单元通常在晶体炉内部，且多为活动单元，冷却液体与冷却单元之间的传递往往存在泄漏的安全隐患。且冷却液的输送对炉体结构提出特殊的要求。200910099830.3提出一种带有水冷夹套的直拉式硅单晶炉，可以一定程度上增强单晶硅棒的冷却效果，但冷却位置离晶体生长界面距离较大，对晶棒的冷却效果不明显，对于提高晶体生长幅度有一定局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构合理、可提高单晶炉生长速度的冷却装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可提高单晶炉生长速度的冷却装置，包括冷却器，冷却器为具有锥度的筒状，设置在热屏内侧。

冷却器和紧贴热屏内侧，和热屏内侧具有相同的锥度。

冷却器通过连接管连接到炉筒上，冷却器的冷却介质进出口均设置在炉筒上，冷却介质通过冷却介质进出口并沿连接管进入冷却器进行冷却。

炉筒为一段独立的副炉筒。

冷却器的高度占热屏总高的40％～80％，下端距离热屏下边沿的高度为20～300mm。

冷却介质进出口上设置流量调节阀。

本发明的有益效果是：冷却器和副炉筒连接一体，便于拆装和维护。本冷却装置结构设计合理，杜绝了冷却介质与冷却器之间的传递过程存在泄漏的可能，而且在热场中采用本冷却装置后，在长晶过程中，刚刚完成生长且靠近液面的单晶硅棒温度高达上千摄氏度，而冷却器表面由于冷却介质的作用保持较低的温度，两者因温差悬殊发生强烈的热交换，强化对晶棒的冷却效果，从而增强晶棒纵向温度梯度，提高硅单晶的生长速度，达到快速生长单晶硅棒的目的。普通热场拉制6in单晶硅棒时，生长速度一般在1.0～1.2mm/min，而应用本方案的热场，晶体的生长速度可达到1.5mm/min以上。本冷却装置可结合新炉台一起生产，或可应用于对老炉台的改造，

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

图1是本发明的俯视图；

图2是本发明在单晶炉热场中的应用示意图；

图中，1.冷却器，2.连接管，3.副炉筒，4.流量调节阀，5.主炉筒，6.热屏，7.保温层，8.单晶棒。

具体实施方式

如图1和2所示，一种可提高单晶炉生长速度的冷却装置，包括冷却器1，所述的冷却器1为具有锥度的筒状，设置在热屏6内侧。该冷却器1的冷却介质为水，连接在一段独立的炉筒上，特指副炉筒3，冷却水的进出口均设置在副炉筒3外边沿，并和冷却器1相连。在拉晶时，按照常规流程首先对热场的石墨件进行安装，后将带有冷却器1的副炉筒，安装到主炉筒5上，通过定位销保证热场的对中性。炉筒内具有保温层7。在炉台运行过程中，始终保持冷却器1内有冷却水通过。长晶过程中，因冷却器表面温度较低，和单晶棒8高温段发生热交换，从而降低单晶棒8的温度，提高单晶棒8纵向温度梯度，从而可以提高硅单晶的生长速度，达到快速生长单晶硅棒的目的。通过调节冷却器的流量调节阀4可以控制冷却液体的流量，即控制对单晶棒8的冷却速度，达到控制晶体生长速度的目的。

实施例一：

将本发明应用在国产某型800单晶炉上，20in热场，装料70kg，在拉制6in单晶硅棒时，生长速度为1.52mm/min，而同等型号的炉台应用普通热场，在拉制6in单晶硅棒时，拉速最佳状态仅为1.15mm/min。

实施例二：

将本发明应用在国产某型850单晶炉上，对于22in热场，装料120kg，拉制8in单晶硅棒时，应用本发明的热场拉速可达1.3mm/min，相比普通热场和提高30％以上。应用本发明的热场可减少约四分之一的晶体生长时间。

Claims (6)

1.一种可提高单晶炉生长速度的冷却装置，其特征是：包括冷却器(1)，所述的冷却器(1)为具有锥度的筒状，设置在热屏(6)内侧。

2.根据权利要求2所述的可提高单晶炉生长速度的冷却装置，其特征是：所述的冷却器(1)和紧贴热屏(6)内侧，和热屏(6)内侧具有相同的锥度。

3.根据权利要求1或2所述的可提高单晶炉生长速度的冷却装置，其特征是：所述的冷却器(1)通过连接管(2)连接到炉筒上，冷却器(1)的冷却介质进出口均设置在炉筒上，冷却介质通过冷却介质进出口并沿连接管(2)进入冷却器(1)进行冷却。

4.根据权利要求3所述的可提高单晶炉生长速度的冷却装置，其特征是：所述的炉筒为一段独立的副炉筒(3)。

5.根据权利要求1或2所述的可提高单晶炉生长速度的冷却装置，其特征是：所述的冷却器(1)的高度占热屏(6)总高的40％～80％，下端距离热屏(6)下边沿的高度为20～300mm。

6.根据权利要求3所述的可提高单晶炉生长速度的冷却装置，其特征是：所述的冷却介质进出口上设置流量调节阀(4)。

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