CN107227489A - 单晶硅生长炉钼导流筒及加工工艺 - Google Patents

单晶硅生长炉钼导流筒及加工工艺 Download PDF

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Abstract

提供一种单晶硅生长炉钼导流筒及加工工艺。核心就是在钼金属板卷制的锥形筒的侧壁上制有形状统一、大小一致、并均匀分布在侧壁的凹凸形状或同种形状的凸起点，利用光学的慢辐射原理，以导流筒本身锥形形状使导流筒侧壁由于凹凸变形和增大了单位面积，改变导流筒内部高温分布。使得钼导流筒不仅在导流降温方面性能提高，更关键处是导流筒中心高温区(单晶棒所处位置)位移到导流筒内壁附近，降低中心区域的温度,从而达到拉晶速度的提升优化。

Description

单晶硅生长炉钼导流筒及加工工艺
技术领域
本发明属于单晶硅专用设备技术领域。
背景技术
目前，半导体和光伏行业所需的大量原材料——单晶硅，单晶硅材料是由专用设备“单晶硅晶体生长炉”制备生产而来的，提高单晶硅产能和降低单晶硅生产成本是晶体生产商长期以来，一直要通过设备改进优化解决的技术课题。提高晶体拉速是有效提高生产效率控制生产成本的重要手段之一。近几年国内外晶体生产商在石墨导流筒内又增加一层钼导流筒(也称导流筒钼衬套)，该技术和产品的应用不仅起到隔离石墨与晶棒的直接辐射，而且有效控制了晶棒温度，并且进一步提高了拉晶速度。通过大量的技术调研，当下国内外所有生产单晶硅的各类炉型钼导流筒的选择，都是以“平板钼板”来制作导流筒。目前拉晶市场所选择平板式导流筒和波浪线性导流板，都只能解决防止光热辐射，但存在辐射后导流筒内中心高温区集中在所拉单晶棒上，就存在单晶棒温度中心过高，严重影响拉晶速度问题，同时寿命也较低，导致单晶硅制造成本较高。
发明内容
本发明目的是提供一种单晶硅生长炉钼导流筒及加工工艺，使得钼导流筒不仅在导流降温方面性能提高，更关键处是导流筒中心高温区(单晶棒所处位置)位移到导流筒内壁附近，降低中心区域的温度,从而达到拉晶速度的提升优化。
简单地说，本发明是利用光学的慢辐射原理，以导流筒本身锥形形状使导流筒侧壁由于凹凸变形和增大了单位面积，改变导流筒内部高温分布。
具体地说，一种单晶硅生长炉钼导流筒，具有一个金属钼板制成的锥形筒，其在锥形筒侧壁制有均匀分布的凸起点或交替均匀分布的凹槽和凸起点。
所述金属钼板厚度在0.05-1.5mm,凹槽和凸起点等量并均匀分布于锥形筒侧壁上,且凹槽的深度和凸起点的高度为0.5-3mm。
凹槽和/或凸起点均匀分布密度为每平方分米80-120个。
凹槽和凸起点凹凸形状规则统一，为以下形状之一或多种组合：三角形、菱形、四边形、方形、圆形及多角型。
所述钼导流筒的加工工艺，其首先采用上模和下模夹持金属钼板垂直压下，利用热压或冷压或热处理成型工艺成型，将金属钼板压制成设计形状的凹凸板，再加工制成锥形筒；所述上模和下模上分别制有对应形状的凹槽和凸起点。
所述钼导流筒的加工工艺，其可以是首先采用滚筒式圆周成型工艺将金属钼板压制成凹凸板，再卷制成锥形筒；所述滚筒上制有均匀布置的凸起点，金属钼板低下搁置特质材料作为垫板并用滚筒挤压金属钼板形成凹槽和凸起点。
所述钼导流筒的加工工艺，其也可以是首先在金属钼板表面固定柱状材料形成均匀分布的凸起点，然后卷制成锥形筒。金属钼板表面固定柱状材料采用现有点焊或焊接柱状材料均可。
本发明是利用光学的慢辐射原理以增大单位面积和进行凹凸变形，利用导流筒本身锥形形状，从而达到温度的控制和高温区移位的效果，使导流筒圆周内中心部(既是单晶棒温度)高温区转移到导流筒壁内附近区域。因此降低了提拉中单晶棒的温度，高温区的外围边缘化位移使导流降温效果更加明显，导流气体直接作用到导流筒周边高温区，故此使拉晶速度迅速提高超过10％以上，另外凹凸的筋络组织提高了导流筒的耐高温性能，本发明达到了延长导流筒寿命、节能、提高生产效率、降低生产成本的目的。而本发明采用的凹凸板型设计彻底解决导流筒内高温区位移问题，是现有各种形状钼导流筒根本不能解决的难题。
太阳能光伏发电行业的根本问题是生产成本高，一次性投入高，因此市场推广需政府支持。作为光伏转换率最高的单晶硅发电，单晶硅此材料其本身生产成本过高就决定了整体运行成本较高，如何不断的持续的通过技术革新工艺，革新降低单晶硅生产成本是光伏行业长期以来共同重视和共同研发的课题。本发明虽然利用光学慢辐射原理改变了钼导流筒版型形状，但从单晶硅长晶效果质量和缩短生产周期等方面，为节约和控制单晶硅生产成本表现出了相当大的优势，具有深远的行业推广意义和产业化节能环保的社会意义。
本发明在不改变原有炉体结构、环境、条件的前提下，只是利用导流筒凹凸版型的光学原理，使拉晶速度在原有基础上提高10％以上的功效。
附图说明
图1为本发明导流筒结构示意图。
图2为图1中B部放大图。
图3为本发明上下模局部示意图(菱形)。
图4为本发明滚筒模局部示意图(菱形)。
图5为本发明单面菱形凹凸板示意图。
图6为本发明双面菱形凹凸板示意图。
具体实施方式
实施方式1：一种单晶硅生长炉钼导流筒，具有一个金属钼板制成的锥形筒1，金属钼板厚度在0.05-1.5mm，其在锥形筒1侧壁上制有凹槽和凸起点2(凹槽和凸起点交替形成凹凸形状)并等量均匀分布于锥形筒内侧壁上，且凹凸深度和凸起点2的高度为0.5-3mm，所述单个凹槽和凸起点分布密度为每平方分米80-120个，所述凹槽和凸起点为以下形状之一或多种组合：三角形、菱形、四边形、方形、圆形及多角型。图1中3为放置于导流筒内的单晶体。
实施方式2：利用特制材料通过模压工艺将钼板(工艺处理后)制造成形状统一分布均匀的固定凹凸形状，然后卷制成锥形筒。凹凸形状垂直凹起点的高度为0.5-3mm，所述单体凹凸形状或凸起点分布密度为每平方分米80-120个。
实施方式3：实施方式1所述钼导流筒的加工工艺，是首先采用上模和下模夹持金属钼板垂直压下，利用热压或冷压或热处理等工艺成型，将金属钼板压制成一定形状的凹凸板，再通过一定的加工工艺制成锥形筒；所述上模和下模上分别制有对应形状的凹槽和凸起点，此为凹凸制模工艺。图3给出了采用上下模工艺的模具示意图。
实施方式4：实施方式1所述钼导流筒的加工工艺，其还可以是：首先采用滚筒式圆周成型工艺将金属钼板压制成凹凸板，再卷制成锥形筒；所述滚筒上制有均匀布置的凸起点，金属钼板低下搁置特制材料作为垫板并用滚筒挤压金属钼板形成一定形状的凹凸或凹槽和凸起点。图4为滚筒模原理示意图。
实施方式5：首先在金属钼板表面点焊或焊接柱状材料形成均匀分布的凸起点，然后卷制成锥形筒。
本发明核心就是在钼金属板卷制的锥形筒的侧壁上制有形状统一、大小一致、并均匀分布在侧壁的凹凸形状或同种形状的凸起点，利用光学的慢辐射原理，以导流筒本身锥形形状使导流筒侧壁由于凹凸变形和增大了单位面积，改变导流筒内部高温分布。说明书书对凹凸形状、数量等参数和制备工艺的描述并非对本发明的限制，凡在钼金属板卷制的锥形筒的侧壁上制有均匀分布凹凸形状实现增大单位面积以改变导流筒内部高温分布的技术手段均在本发明保护范围内。

Claims (8)

1.一种单晶硅生长炉钼导流筒，具有一个金属钼板制成的锥形筒(1)，其特征是在锥形筒(1)侧壁制有均匀分布的凸起点或交替均匀分布的凹槽和凸起点。
2.根据权利要求1所述的钼导流筒，其特征是所述金属钼板厚度在0.05-1.5mm,凹槽和凸起点等量并均匀分布于锥形筒(1)侧壁上,且凹槽的深度和凸起点的高度为0.5-3mm。
3.根据权利要求2所述的钼导流筒，其特征是凹槽和/或凸起点均匀分布密度为每平方分米80-120个。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的钼导流筒，其特征是凹槽和凸起点凹凸形状规则统一，为以下形状之一或多种组合：三角形、菱形、四边形、方形、圆形及多角型。
5.如权利要求1-4任意一项所述钼导流筒的加工工艺，其特征是首先采用上模和下模夹持金属钼板垂直压下，利用热压或冷压或热处理成型工艺成型，将金属钼板压制成设计形状的凹凸板，再加工制成锥形筒；所述上模和下模上分别制有对应形状的凹槽和凸起点。
6.如权利要求1-4任意一项所述钼导流筒的加工工艺，其特征是首先采用滚筒式圆周成型工艺将金属钼板压制成凹凸板，再制成锥形筒；所述滚筒上制有均匀布置的凸起点，金属钼板低下搁置特制材料作为垫板并用滚筒挤压金属钼板形成凹槽和凸起点。
7.如权利要求1所述钼导流筒的加工工艺，其特征是首先在金属钼板表面固定柱状材料形成均匀分布的凸起点，然后制成锥形筒。
8.如权利要求1所述单面凹凸和双面凹凸，其特征是，单面凹凸板为一面是平面凹入并保持凹入剩余部分处于整体平面水平，另一面全为突出点；双面凹凸板为版面双向全为凹凸点。
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