CN102925965B - 单晶炉及其加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单晶炉及其加热器。其中加热器包括：加热器本体，加热器本体呈筒状结构；以及支撑部，设置在加热器本体的沿轴线方向的一端并形成沿径向向内延伸的径向延伸部，径向延伸部的内侧端部具有与底面相交以沿径向向内导流的倾斜导流面。当硅液发生泄漏流到加热器上时，由于位于加热器上倾斜导流面的存在，该倾斜导流面起到了液体导流的作用，防止了硅液沿着下端面回流的现象，这样硅液沿着倾斜导流面直接流到位于炉底上方的护盘压片上，避免了硅液流到单晶炉炉底发生爆炸事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种单晶炉及其加热器。
背景技术
作为清洁环保的新能源，太阳能电池的应用越来越普及。在太阳能电池的制作过程中，单晶炉是一种常用的设备，它是一种在惰性气体环境中，采用石墨电阻加热器将硅材料熔化，并采用直拉法生长无位错单晶的设备。
单晶炉在运行时由于炉内温度较高，导致石墨坩埚与硅蒸气发生反应，长时间使用后石墨坩埚的强度会降低，出现石墨坩埚断裂事故。当石墨坩埚断裂后出现的缝隙容易引起支撑在石墨坩埚上端的石英坩埚破裂，导致盛放在石英坩埚内的高温硅液从石英坩埚中流出，沿着石墨坩埚断裂处流下。单晶炉内绕着石英坩埚的周向设置有供单晶炉加热的发热部件加热器。加热器是单晶炉热场的重要组成部件之一，如图1所示时，加热器包括加热器本体11’、支撑部12’以及导流面13’，其中支撑部12’是加热器与石墨电极的连接部件，通过设置在加热器支撑部12’上的螺栓将加热器固定在石墨电极上。当高温硅液沿着石墨坩埚断裂处流下时，由于位于加热器底部的支撑部12’正位于石墨坩埚正下方，会有硅液流到支撑部12’上，高温硅液会沿着支撑部12’的末端导流面13’直接流到石墨电极上，最终流到石墨电极底部，烫坏单晶炉炉底板，严重时可能会损坏炉底板，导致其内部的冷却水溢出。由于单晶炉正处于高温状态，溢出的冷却水在高温下汽化，导致炉内压力剧增，容易发生爆炸事故。
发明内容
本发明旨在提供一种单晶炉及其加热器，能够解决石墨坩埚断裂时高温硅液流到单晶炉底板上导致单晶炉易爆的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种单晶炉加热器，包括：加热器本体，加热器本体呈筒状结构；以及支撑部，设置在加热器本体的沿轴线方向的一端并形成沿径向向内延伸的径向延伸部，径向延伸部的内侧端部具有与底面相交以沿径向向内导流的倾斜导流面。
进一步地，倾斜导流面为平面，并与底面形成锐角。
进一步地，锐角α设置为30≤α≤60。
进一步地，倾斜导流面为弧形面。
进一步地，弧形面为内凹的弧形面。
进一步地，倾斜导流面与底面相交的一端具有突出于底面的凸起部。
进一步地，支撑部为多个，多个支撑部沿加热器本体的周向均匀设置。
根据本申请的另一方面，提供了一种单晶炉，包括石英坩埚以及绕着石英坩埚的外周侧设置的加热器，加热器为上述任一种的加热器。
进一步地，还包括石墨坩埚，石墨坩埚设置在石英坩埚和加热器之间并包覆着石英坩埚。
进一步地，还包括石墨电极，其中石墨电极设置在加热器的支撑部下端，支撑部通过螺栓固定在石墨电极上，其中支撑部的倾斜导流面向外延伸至石墨电极的径向外侧。
应用本发明的技术方案对加热器进行改进，通过在加热器本体的沿轴线方向的一端设置支撑部并沿径向向内延伸形成径向延伸部，在径向延伸部的内侧端部具有与底面相交以沿径向向内导流的倾斜导流面，当硅液发生泄漏流到加热器上时，由于位于加热器上倾斜导流面的存在，该倾斜导流面起到了液体导流的作用，防止了硅液沿着下端面回流的现象，这样硅液沿着倾斜导流面直接流到位于炉底上方的护盘压片上，避免了硅液流到单晶炉炉底发生爆炸事故的发生。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了现有技术中的加热器的结构示意图；以及
图2示出了根据本发明一种典型实施例的加热器的结构示意图；
图3为图2的俯视图；以及
图4示出了本发明典型实施例的含有加热器的单晶炉的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明的一种典型实施例，单晶炉加热器10包括加热器本体11以及支撑部12，其中加热器本体11呈筒状结构，支撑部12设置在加热器本体11的沿轴线方向的一端并形成沿径向向内延伸的径向延伸部，径向延伸部的内侧端部具有与底面相交以沿径向向内导流的倾斜导流面13。
通过在加热器本体11的沿轴线方向的一端设置支撑部12并沿径向向内延伸形成径向延伸部，在径向延伸部的内侧端部具有与底面相交以沿径向向内导流的倾斜导流面13，当硅液发生泄漏流到加热器上时，由于位于加热器上倾斜导流面13的存在，该倾斜导流面13起到了液体导流的作用，防止了硅液沿着下端面回流的现象，这样硅液沿着倾斜导流面13直接流到位于炉底上方的护盘压片上，避免了硅液流到单晶炉炉底发生爆炸事故的发生。
如图2至图3所示，倾斜导流面13位平面，并与底面形成锐角。具有上述结构的倾斜导流面13具有更好的导流作用，避免了硅液沿着倾斜导流面13发生回流的现象。优选地，锐角α设置为30≤α≤60。
本发明的导流面13并不局限于光滑的平面，也可为弧形面。如导流面13呈内凹的弧形面或。本领域技术人员很容易想象到内凹的弧形面形状，本实用型不再一一示出。
根据本发明的一种优选实施例，倾斜导流面13与底面相交的一端具有突出于底面的凸起部。在倾斜导流面13的末端形成凸起部，完全杜绝了硅液发生沿着底面发生回流的现象。根据本发明的一种典型实施例，支撑部12为多个，多个支撑部12沿加热器本体11的周向均匀地设置。优选支撑部12为四个，均匀地设置在筒状加热器本体11的下端起到支撑加热器本体11的作用。
根据本发明的另一方面，如图4所示，提供了一种单晶炉。该单晶炉包括石英坩埚20以及绕着石英坩埚20的外周侧设置的加热器10，其中加热器10为上述任一种加热器。优选地，还包括石墨坩埚40，石墨坩埚40设置在石英坩埚20和加热器10之间并包覆着石英坩埚20。加热器10通过石墨电极30通电加热，石墨坩埚40将热量传递给石英坩埚20，其中石墨电极30设置在加热器10的支撑部12下端，石墨电极30通过螺栓与支撑部12固定连接。其中支撑部12的倾斜导流面13向外延伸至石墨电极30的径向外侧。采用具有本实用型加热器10的单晶炉避免了硅液从加热器10的支撑部12的末端沿着石墨电极30流下，防止烫坏单晶炉炉底板，进而避免了危险事故发生。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过在加热器本体的沿轴线方向的一端设置支撑部并沿径向向内延伸形成径向延伸部，在径向延伸部的内侧端部具有与底面相交以沿径向向内导流的倾斜导流面，当硅液发生泄漏流到加热器上时，由于位于加热器上倾斜导流面的存在，该倾斜导流面起到了液体导流的作用，防止了硅液沿着下端面回流的现象，这样硅液沿着倾斜导流面直接流到位于炉底上方的护盘压片上，避免了硅液流到单晶炉炉底发生爆炸事故的发生。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种单晶炉加热器，其特征在于，包括：
加热器本体(11)，所述加热器本体(11)呈筒状结构；以及
支撑部(12)，设置在所述加热器本体(11)的沿轴线方向的一端并形成沿径向向内延伸的径向延伸部，所述径向延伸部的内侧端部具有与底面相交以沿径向向内导流的倾斜导流面(13)。
2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述倾斜导流面(13)为平面，并与所述底面形成锐角。
3.根据权利要求2所述的加热器，其特征在于，所述锐角α设置为30≤α≤60。
4.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述倾斜导流面(13)为弧形面。
5.根据权利要求4所述的加热器，其特征在于，所述弧形面为内凹的弧形面。
6.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述倾斜导流面(13)与所述底面相交的一端具有突出于所述底面的凸起部。
7.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述支撑部(12)为多个，多个所述支撑部(12)沿所述加热器本体(11)的周向均匀设置。
8.一种单晶炉，包括石英坩埚(20)以及绕着所述石英坩埚(20)的外周侧设置的加热器(10)，其特征在于，所述加热器(10)为权利要求1至7中任一项所述的加热器。
9.根据权利要求8所述的单晶炉，其特征在于，还包括石墨坩埚(40)，所述石墨坩埚(40)设置在所述石英坩埚(20)和所述加热器(10)之间并包覆着所述石英坩埚(20)。
10.根据权利要求8所述的单晶炉，其特征在于，还包括石墨电极(30)，其中所述石墨电极(30)设置在所述加热器(10)的支撑部(12)下端，所述支撑部(12)通过螺栓固定在所述石墨电极(30)上，其中所述支撑部(12)的倾斜导流面(13)向外延伸至所述石墨电极(30)的径向外侧。
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