CN108315811A - 一种随动冷却装置 - Google Patents

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高润飞
武志军
刘伟
张文霞
裘孝顺
田野
郭志荣
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
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Abstract

本发明提供一种随动冷却装置，包括随动冷却主体、进水管、出水管和导热层，进水管与出水管对称设于随动冷却主体的两侧，导热层设于随动冷却主体的内表面。本发明的有益效果是该随动冷却装置能够跟随单晶的生长而上升，且在内壁表面设有导热层，该导热层为耐高温导热纤维，使得随动冷却装置能够与单晶接触，但不影响单晶旋转上升，跟随单晶的旋转上升而上升，在上升过程中对单晶进行热传导，保证单晶的质量，提高工作效率。

Description

一种随动冷却装置
技术领域
本发明属于单晶硅生产设备技术领域，尤其是涉及一种随动冷却装置。
背景技术
全球所生产的太阳能电池有80％以上是使用晶体硅，其中单晶硅约占40％，单晶硅最大的优势就是其转换效率高，但是生产成本较高，由于传统的单晶硅生成加工企业生产水平较低，生成技术水平不高，最终造成单晶硅生产效率低、成本高，这极不利于单晶硅生成加工企业的发展，因此单晶硅生成加工企业也在探索提高生成效率、降低成本的单晶硅生产方法。
直拉单晶(CZ)法的热场是由石墨件系统、单晶炉冷却系统、氩气系统组成的一套复杂的单晶生长系统。正常情况下直拉单晶法的冷却工艺是在通入冷却气体(一般为氩气)的环境下进行的，由于整个系统处于开启状态，通入的氩气在炉体内停留时间较短，最终带走的热量为全部热量的80％--85％，冷却效果一般且冷却气体成本大。单晶的生长速度取决于固液界面温度梯度，温度梯度越大，生长速度越快，但温度梯度过大，也会导致晶体生长过程出现位错等问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种随动冷却装置，尤其适合单晶硅拉单晶时使用，该随动冷却装置跟随单晶的生长而上升，对单晶表面的热量进行热传导，降低单晶的温度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种随动冷却装置，包括随动冷却主体、进水管、出水管和导热层，进水管与出水管对称设于随动冷却主体的两侧，导热层设于随动冷却主体的内表面。
进一步的，随动冷却主体为具有中空腔体的环状结构。
进一步的，进水管与出水管均与中空腔体连通。
具体地，导热层为导热纤维。
具体的，导热纤维为耐高温的多晶莫来石纤维。
进一步的，中空腔体内设有冷却介质。
本发明具有的优点和积极效果是：
1.由于采用上述技术方案，随动冷却装置采用中空腔体的环状结构，且在中空腔体内设有循环冷却介质，且随动冷却装置套设在单晶上，跟随单晶的生长而上升，循环冷却介质对单晶的热量进行热传导，降低单晶的温度；
2.在随动冷却装置的内表面设有导热层，该导热层采用耐高温导热纤维，能够将单晶表面的热量传递给随动冷却主体内循环的冷却介质，进行热传导，依靠热传导带走的热量要远远大于单纯的依靠热辐射带走的热量，导热效率高，缩短工时，降低生产成本；
3.该随动冷却装置能够跟随单晶的生长而上升，且在内壁表面设有导热层，该导热层为耐高温导热纤维，使得随动冷却装置能够与单晶接触，但不影响单晶旋转上升，跟随单晶的旋转上升而上升，在上升过程中对单晶进行热传导，保证单晶的质量，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的一实施例的结构示意图；
图2是本发明的一实施例的俯视图。
图中：
1、进水管 2、出水管 3、随动冷却主体
4、导热层 5、单晶 6、冷却介质
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
图1示出了本发明的一实施例的结构示意图，具体示出了本实施例的结构，本实施例涉及一种随动冷却装置，用于对单晶在拉单晶过程中进行冷却，跟随单晶生长而上升，单晶上升过程中进行冷却。
上述的随动冷却装置包括随动冷却主体3、进水管1、出水管2和导热层4，进水管1和出水管2对称设于随动冷却主体3的两侧，导热层4设于随动冷却主体3的内表面，随动冷却主体3内设有循环冷却介质6，该冷却介质6从进水管1进入随动冷却主体3中，从出水管2流出，在流动过程中将单晶5表面的热量带走，同时，导热层4与单晶5表面接触，但不影响单晶5旋转上升，随着单晶5的生长而上升，在上升的过程中对单晶5进行热传导，降低单晶5的温度，提高拉单晶5的速度。
具体地，图2示出了本实施例的俯视图，示出了本实施的俯视时的具体结构，由此可以知道，随动冷却主体3为具有中空腔体的环状结构，进水管1与出水管2分别与随动冷却主体3的中空腔体连通，使得冷却介质6能够从进水管1进入随动冷却主体3的中空腔体内，从出水管2流出，冷却介质6在循环流动过程中将热量带走，使得单晶5与冷却介质6进行热交换，进而使得单晶5温度降低。随动冷却主体3在拉单晶时套设在单晶5上，跟随单晶5的生长而上升，随动冷却主体3的形状与单晶5的形状相适应，使得随动冷却主体3与单晶5表面接触，利于随动冷却装置3与单晶5进行热交换。优选的，随动冷却主体3的形状为圆柱形，与单晶5形状相适应，且随动冷却主体3为具有中空腔体的环状结构，随动冷却主体3的内径与单晶5的公称直径相同，具有一定的间隙，为间隙配合，使得单晶5能够在随动冷却主体3内进行上下移动，随动冷却主体3和单晶5能够相对移动，且因随动冷却主体3与单晶5之间的距离最小，能够保证单晶5与随动冷却主体3之间进行热交换效率高，单晶的热量降低快。
进水管1和出水管2分别与外界的进水管道、循环泵和出水管道连接，使得冷却介质能够从外部进入随动冷却主体的内部，进行冷却介质循环，同时，进水管1和出水管2分别与外设的提升装置连接，提升装置带动随动冷却主体3进行上升，实现随动冷却主体3跟随单晶的生长进行上升。
随动冷却主体3为环状的密封结构，在随动冷却主体3的上表面对称开设有进水口和出水口，使得随动冷却主体3的中空腔体通过进水口和出水口与外界连通。同时，在随动冷却主体3的内表面固定设有导热层4，进一步加快冷却介质6与单晶5之间的热交换，该导热层4为耐高温的导热纤维，可以是导热碳纤维，可以是导热布，还可以是耐高温的多晶莫来石纤维，该导热纤维能够耐高温，且导热效率高，同时能够与单晶5接触，但不会影响单晶5的质量，该导热纤维能够快速的将单晶5的温度传递给随动冷却主体3中空腔体的冷却介质6，使得单晶5快速降温，进而能够使得单晶5拉速提高，提高工作效率，优选的，该导热纤维为耐高温的多晶莫来石纤维。该导热纤维通过耐高温粘接胶固定粘接在随动冷却主体3的内侧表面上，也可以是通过物理方法压制在随动冷却主体3的内侧表面上，还可以是其他方法，根据实际需求进行选择。
进一步优化方案，这里的冷却介质6可以是冷却水，也可以是液氮，还可以是液氩，根据实际需求进行选择。
本实施例的工作过程：在拉单晶时，将随动冷却装置设于单晶5上，并跟随单晶5的生长而上升，同时，冷却介质6从进水管1中流入，在随动冷却主体3的中空腔体内流动，从出水管2中流出，导热纤维将单晶5的温度传递给冷却介质6，通过冷却介质6的循环流动将热量带走，使得单晶5进行降温。
本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，随动冷却装置采用中空腔体的环状结构，且在中空腔体内设有循环冷却介质，且随动冷却装置套设在单晶上，跟随单晶的生长而上升，循环冷却介质对单晶的热量进行热传导，降低单晶的温度；在随动冷却装置的内表面设有导热层，该导热层采用耐高温导热纤维，能够将单晶表面的热量传递给随动冷却主体内循环的冷却介质，进行热传导，依靠热传导带走的热量要远远大于单纯的依靠热辐射带走的热量，导热效率高，缩短工时，降低生产成本；该随动冷却装置能够跟随单晶的生长而上升，且在内壁表面设有导热层，该导热层为耐高温导热纤维，使得随动冷却装置能够与单晶接触，但不影响单晶旋转上升，跟随单晶的旋转上升而上升，在上升过程中对单晶进行热传导，保证单晶的质量，提高工作效率。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种随动冷却装置，其特征在于：包括随动冷却主体、进水管、出水管和导热层，所述进水管与所述出水管对称设于随动冷却主体的两侧，所述导热层设于所述随动冷却主体的内表面。
2.根据权利要求1所述的随动冷却装置，其特征在于：所述随动冷却主体为具有中空腔体的环状结构。
3.根据权利要求2所述的随动冷却装置，其特征在于：所述进水管与所述出水管均与所述中空腔体连通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的随动冷却装置，其特征在于：所述导热层为导热纤维。
5.根据权利要求4所述的随动冷却装置，其特征在于：所述导热纤维为耐高温的多晶莫来石纤维。
6.根据权利要求2或3所述的随动冷却装置，其特征在于：所述中空腔体内设有冷却介质。
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