CN108796602A - 一种单晶炉用内导流筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶炉用内导流筒，所述内导流筒包括导流筒体，所述导流筒体包括上口部与下口部，所述上口部面积大于所述下口部面积，所述导流筒体为石英导流筒体。所述内导流筒包括导流筒体，该导流筒体的材质为石英。相比于传统的石墨材质的导流筒体，本发明所提供的内导流筒的隔热性能更高。当有惰性气体从内导流筒的上口部通入内导流筒时，内导流筒对单晶炉内高温的传导，不可避免的会加热通入内导流筒的惰性气体，从而使得惰性气体的温度升高。而本发明中内导流筒的导热率低，不会过多升高通入内导流筒的惰性气体的温度，进而保证了惰性气体的冷却效果，增加了制备单晶硅过程中的拉晶速度。

Description

一种单晶炉用内导流筒

技术领域

本发明涉及单晶硅生产领域，特别是涉及一种单晶炉用内导流筒。

背景技术

随着科技不断的进步，光伏行业得到了极大的发展，太阳能电池在如今也有了广泛的应用。而单晶硅是光伏行业制备太阳能电池片的一种重要材料。

在现阶段，制备单晶硅的方法通常为直拉单晶法，即先将块状硅料置于坩埚中，在单晶炉内加热到熔点使其熔化，再利用籽晶进行引晶，拉制单晶硅棒。在拉制单晶过程中，需通入惰性气体作为保护气氛，同时对硅棒进行冷却，形成适合晶体形成的温度梯度。拉制单晶硅的过程中，单晶硅棒处于内导流筒中心位置，期间通过内导流筒对硅棒周围气体进行导流。

在现有技术中，内导流筒的材质通常为石墨。但是在使用石墨内导流筒时，使用石墨内导流筒会使得拉晶速度较低，这就会直接降低单晶硅的拉制效率以及增加单晶硅的生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种单晶炉用内导流筒，可以增加在制备单晶硅时的拉晶速度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种单晶炉用内导流筒，所述内导流筒包括导流筒体，所述导流筒体包括上口部与下口部，所述上口部面积大于所述下口部面积，所述导流筒体为石英导流筒体。

可选的，所述导流筒体的石英纯度不小于99.997％。

可选的，所述导流筒体的内壁表面光滑。

可选的，所述导流筒体的侧壁围成一直线圆台形内腔。

可选的，所述导流筒体的侧壁围成一弧线圆台形内腔。

可选的，所述导流筒体包括上导流筒体和下导流筒体，所述上导流筒体围成一圆柱形内腔，所述下导流筒体围成一圆台形内腔。

可选的，所述导流筒体外壁表面设置有多孔的气泡层。

本发明所提供的一种单晶炉用内导流筒，所述内导流筒包括导流筒体，该导流筒体的材质为石英。相比于传统的石墨材质的导流筒体，本发明所提供的内导流筒的隔热性能更高。当有惰性气体从内导流筒的上口部通入内导流筒时，内导流筒对单晶炉内高温的传导，不可避免的会加热通入内导流筒的惰性气体，从而使得惰性气体的温度升高。而本发明中内导流筒的导热率低，不会过多升高通入内导流筒的惰性气体的温度，进而保证了惰性气体的冷却效果，增加了制备单晶硅过程中的拉晶速度。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种内导流筒的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的另一种内导流筒的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的再一种内导流筒的结构示意图。

图中：1.上口部、2.下口部、3.导流筒体、4.气泡层。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种单晶炉用内导流筒。在现有技术中，内导流筒通常是使用由石墨制作的导流筒体作为主体结构。然而由于石墨本身易导热的物理性质，石墨导流筒体的导热率比较高。在拉制单晶硅的过程中，会从内导流筒的下口部向上拉制单晶硅，此时通常需要从导流筒体的上口部通入惰性气体以冷却单晶硅，形成长晶所需的温度差，该惰性气体会从下口部排出。但是在使用石墨内导流筒时，热量会通过石墨内导流筒快速传导给起到冷却作用的惰性气体，减弱所述惰性气体的冷却效果以至降低拉晶速度。

而本发明所提供的一种单晶炉用内导流筒，所述内导流筒包括导流筒体，该导流筒体的材质为石英。相比于传统的石墨材质的导流筒体，本发明所提供的内导流筒的隔热性能更高。当有惰性气体从内导流筒的上口部通入内导流筒时，内导流筒对单晶炉内高温的传导，不可避免的会加热通入内导流筒的惰性气体，从而使得惰性气体的温度升高。而本发明中内导流筒的导热率低，不会过多升高通入内导流筒的惰性气体的温度，进而保证了惰性气体的冷却效果，增加了制备单晶硅过程中的拉晶速度。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图2和图3，图1为本发明实施例所提供的一种内导流筒的结构示意图；图2为本发明实施例所提供的另一种内导流筒的结构示意图；图3为本发明实施例所提供的再一种内导流筒的结构示意图。

参见图1，在本发明实施例中，所述内导流筒包括导流筒体3，所述导流筒体3包括上口部1与下口部2，所述上口部1面积大于所述下口部2面积，所述导流筒体3为石英导流筒体。

在本发明实施例中，所述导流筒体3包括上口部1与下口部2，所述上口部1面积大于所述下口部2面积。即导流筒体3通常不设置有上表面与下表面，而是具有上口部1与下口部2这两个开口，其中上口部1的面积会大于下口部2的面积，使得整个导流筒体3呈喇叭状。通常情况下，为了方便由上口部1通入的惰性气体的流动，所述上口部1与下口部2通常均设置为圆形，且在宏观上整个导流筒体3内壁的表面平整。其中上口部1的直径需要大于下口部2的直径。

在本发明实施例中，通常情况下上口部1与下口部2相互平行，且上口部1与下口部2的中心处于下口部2所在平面的同一法线上。在本发明实施例中，由于所述导流筒体3为石英导流筒体，即所述导流筒体3是由石英制备而成的导流筒体3，该导流筒体3的内壁表面可以制备的非常光滑，即导流筒体3的内壁表面不会具有明显的凸起。

本发明实施例中由石英制备而成的导流筒体3的内壁表面可以制备成光滑表面，石英导流筒体的内壁表面的粗糙度可以远远小于现有技术中石墨导流筒体的内壁表面的粗糙度。在拉晶过程中，惰性气体会从导流筒体3的上口部1流入，在经过导流筒体3的内壁后从下口部2流出。从而当惰性气体从上至下流经导流筒体3的内壁时，若内壁表面非常光滑，会有利于惰性气体的稳定流动，从而减少惰性气体的扰动对单晶硅表面造成的影响，有利于保证单晶硅的品质。

在本发明实施例中，制备导流筒体3的石英的纯度可以非常高，通常其纯度可以不小于99.997％。即本发明实施例中，所述导流筒体3的石英纯度可以不小于99.997％。

在拉晶过程中，由于整个单晶炉内会处于最高温度为1500摄氏度的高温环境中，内导流筒中的微量金属杂质可能会扩散至内导流筒中的单晶硅中，从而影响单晶硅的品质。石墨导流筒体自身的纯度最高通常只能达到99.95％，而石英导流筒体自身的纯度可以达到99.997％甚至更高，即石英导流筒体的纯度会远大于石墨导流筒体的纯度，从而进一步减少在拉晶过程中微量金属杂质对单晶硅的影响，以提高单晶硅的品质。

在本发明实施例中，为了进一步的减少在拉晶过程中导流筒体3对流入导流筒体3内的惰性气体的温度造成影响，可以进一步的在导流筒体3外壁表面设置有多孔的气泡层4。所述气泡层4为多孔结构，通过将气泡层4设置成多孔结构可以使得气泡层4具有一定的保温隔热作用。由于在单晶炉内，加热内导流筒的热源通常位于内导流筒的外侧，而在内导流筒的导流筒体3外壁表面设置多孔的气泡层4，可以对导流筒体3起到一定的保温隔热作用，从而通过降低导流筒体3的温度来进一步降低导流筒体3对惰性气体温度的影响，进而加快拉晶速度。

在本发明实施例中，有关气泡层4的厚度以及导流筒体3侧壁的厚度等具体参数并不做具体限定，视具体的情况而定。淡然，有关气泡层4的具体制作工艺在本发明实施例中同样不做具体限定。

本发明实施例中，一共提供了三种内导流筒的具体结构。第一种内导流筒，参见图1，所述内导流筒包括喇叭状的石英导流筒体，其中所述导流筒体3的侧壁围成一直线圆台形内腔。在拉晶过程中，单晶硅会从下口部2垂直向上拉起，惰性气体会从上口部1沿导流筒体3侧壁的内表面向下口部2流动。

第二种内导流筒，参见图2，所述内导流筒包括由石英材料构成的导流筒体3，该导流筒体3呈喇叭状。所述导流筒体3的侧壁围成一弧线圆台形内腔。即该导流筒体3的侧壁与下口部2所在平面之间形成的夹角会沿侧壁向下所逐渐减少。当然，所述夹角最大为90度。

第三种内导流筒，参见图3，所述内导流筒包括喇叭状的石英导流筒体，所述导流筒体3包括上导流筒体和下导流筒体，所述上导流筒体围成一圆柱形内腔，所述下导流筒体围成一圆台形内腔。当然，所述两个内腔之间相互贯通。在上导流筒体与下导流筒体之间的过渡区域，需要保证该过渡区域的内壁表面圆滑，即不会出现明显的凸起，以保证整个导流筒体3的内壁表面平整。

通常情况下，围成所述下口部2的侧壁会与下口部2所在平面之间的夹角呈锐角。以上述第三种内导流筒为例，为了保证惰性气体可以稳定的流经导流筒体3的内壁，上述下导流筒体所围成的圆台的锥度通常在29度左右。当然，所述圆台的锥度还可以有其他取值，在本发明实施例中并不做具体限定。

本发明实施例所提供的一种单晶炉用内导流筒，所述内导流筒包括导流筒体3，该导流筒体3的材质为石英。相比于传统的石墨材质的导流筒体，本发明所提供的内导流筒的隔热性能更高。当有惰性气体从内导流筒的上口部1通入内导流筒时，内导流筒对单晶炉内高温的传导，不可避免的会加热通入内导流筒的惰性气体，从而使得惰性气体的温度升高。而本发明中内导流筒的导热率低，不会过多升高通入内导流筒的惰性气体的温度，进而保证了惰性气体的冷却效果，增加了制备单晶硅过程中的拉晶速度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种单晶炉用内导流筒进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种单晶炉用内导流筒，其特征在于，所述内导流筒包括导流筒体，所述导流筒体包括上口部与下口部，所述上口部面积大于所述下口部面积，所述导流筒体为石英导流筒体。

2.根据权利要求1所述的内导流筒，其特征在于，所述导流筒体的石英纯度不小于99.997％。

3.根据权利要求1所述的内导流筒，其特征在于，所述导流筒体的内壁表面光滑。

4.根据权利要求1所述的内导流筒，其特征在于，所述导流筒体的侧壁围成一直线圆台形内腔。

5.根据权利要求1所述的内导流筒，其特征在于，所述导流筒体的侧壁围成一弧线圆台形内腔。

6.根据权利要求1所述的内导流筒，其特征在于，所述导流筒体包括上导流筒体和下导流筒体，所述上导流筒体围成一圆柱形内腔，所述下导流筒体围成一圆台形内腔。

7.根据权利要求1至6任一项权利要求所述的内导流筒，其特征在于，所述导流筒体外壁表面设置有多孔的气泡层。