CN112301416A - 一种单晶炉热屏导流筒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械设备技术领域，具体涉及一种单晶炉热屏导流筒，包括导流筒本体，导流筒本体包括外热屏和内热屏，外热屏和内热屏之间设有保温层结构，在内热屏空腔体内设置有冷却装置，该冷却装置的侧壁由钼制成形成隔热屏，隔热屏内侧沿壁体设置有螺旋冷却管，冷却管内设置有铜制的筒体；该导流筒用冷却装置增大纵向温度分布并把冷却装置与保温热屏分开，增强保温性能的同时形成保护气通道，使生产单晶更加稳定，降低了加热器消耗，增加了晶体的生长速度、节约了生产成本。

Description

一种单晶炉热屏导流筒

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，具体涉及一种单晶炉热屏导流筒。

背景技术

单晶炉是用于太阳能电池单晶硅制备的主要设备，在太阳能单晶硅拉制的过程中，如何提高拉晶的效率以及降低设备的能耗一直是单晶硅厂家研究的热题。CZ法晶体生长是用于制备太阳电池单晶硅主要方法，而如何提高拉晶的质量以及降低设备的能耗一直是单晶硅厂家永恒的追求，光伏组件一半以上的成本消耗于单晶片和晶棒的生产。通常有两种方法来降低成本:一是提高拉晶速度；二是降低加热器的功耗。两种方法中,提高拉速的方法更有效。拉速提高,不仅缩短了晶体生长时间,节省了功耗,而且增加了产率。

单晶硅生长时，通过降低温度，使熔硅液面中心温度低于硅的熔点，能够控制硅晶体的生长。在硅晶体生长时，结晶界面附近会产生结晶潜热，由于熔体温度较高，结晶潜热只能通过硅棒传导，辐射到气氛中，通过增加硅棒的纵向温度梯度，即减小溶液上方的温度，可以加速结晶潜热传导至晶棒表面，辐射到气氛中，从而提高单晶硅的生长速度。如何增加硅棒的纵向温度梯度，是本领域亟需解决的技术问题。

在提拉单晶生长工艺过程中，保护气从炉顶进入到炉体中，若单晶棒与导流体之间的气流流动不稳定，将会引起单晶棒的晃动，从而影响单晶的正常生长。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种单晶炉热屏结构，其大大改善了热场内部纵向温度梯度，提高了单晶体硅的生长速度。并且有专门的保护气通道，提高晶体生长的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种单晶炉热屏导流筒，包括导流筒本体，所述导流筒本体包括外热屏和内热屏，外热屏和内热屏之间设有保温层结构，所述内热屏内为空腔体，所述内热屏空腔体内设置有冷却装置，所述冷却装置与导流筒本体之间通过连接杆固定。

进一步地，所述冷却装置为一中空筒体结构，所述冷却装置的侧壁由钼制成形成隔热屏，所述隔热屏内侧沿壁体设置有螺旋冷却管，冷却管的一端连接有冷却介质进口管，另一端连接有冷却介质出口管，所述冷却介质进口管和冷却介质出口管的管口伸出至单晶炉外部。

进一步地，所述保温层结构内填充有保温毡。

进一步地，所述外热屏为筒体结构，其下端向内延伸与内热屏连接。

进一步地，所述内热屏为倒锥台型结构，所述内热屏由钼制成。

进一步地，所述隔热屏上端高出内热屏上端10cm，所述隔热屏下端与内热屏的垂直距离为10cm，隔热屏和内热屏之间形成保护气体通道。

进一步地，所述冷却管为中空铜管，冷却管内的冷却介质为水或氩气。

进一步地，所述冷却介质出口管上设置有流量计。

与现有技术相比，本发明提供的单晶炉热屏导流筒具有以下优点：本发明导流筒设置有冷却装置，采用冷却装置增大纵向温度分布并把冷却装置与保温热屏分开，增强保温性能的同时形成保护气通道，使生产单晶更加稳定，降低了加热器消耗，增加了晶体的生长速度、节约了生产成本，使增加保温性、稳定性、和生长速度三者在同一单品炉热屏导流筒中实现。

附图说明

图1是本发明导流筒结构示意图；

图2是本发明导流筒俯视结构示意图；

图中，1-冷却介质进口管；2-冷却管；3-冷却介质出口管；4-隔热屏；5-内热屏；6-保温层；7-外热屏；8-流量计；9-连接杆。

实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

一种单晶炉热屏导流筒，包括导流筒本体，所述导流筒本体包括外热屏7 和内热屏5，外热屏7和内热屏5之间设有保温层结构6，保温层结构内填充有保温毡，所述内热屏5内为空腔体，所述内热屏5的空腔体内设置有冷却装置，所述冷却装置与导流筒本体之间通过连接杆9固定，即通过四根连接杆将冷却装置固定在导流筒热屏上。

进一步地，所述冷却装置为一中空筒体结构，所述冷却装置的侧壁由钼制成，作为隔热屏4，所述隔热屏4的内侧沿壁体设置有中空螺旋冷却管2，冷却管2的一端连接有冷却介质进口管1，另一端连接有冷却介质出口管3，所述冷却介质进口管1和冷却介质出口管3的管口伸出至单晶炉外部，且在冷却介质出口管3上设置有流量计8，用于监控冷却介质流速。

进一步地，所述内热屏5由钼制成，呈倒锥台型结构，所述外热屏7为筒体结构，外热屏7的下端向内延伸与内热屏5连接闭合。

进一步地，所述隔热屏4的上端高出内热屏上端10cm，所述隔热屏4的下端与内热屏5的垂直距离为10cm，隔热屏和内热屏之间形成保护气体通道。

进一步地，所述冷却管为中空铜管，冷却管内的冷却介质为水或氩气。

实施例1

参照图1、图2，本发明提供一种单晶炉热屏导流筒，包括导流筒本体，所述导流筒本体包括外热屏7和内热屏5，外热屏7和内热屏5之间设有保温层结构6，所述内热屏内为空腔体，在内热屏空腔体内设置有冷却装置，所述冷却装置与导流筒本体之间通过连接杆9固定。

其中，所述冷却装置为一中空筒体结构，所述冷却装置的侧壁由钼制成形成隔热屏4，所述隔热屏4的内侧沿壁体设置有螺旋冷却管2，在冷却管2内侧设置有铜材料的筒体，即铜筒，冷却管的外侧设置有钼材料的隔热屏，即钼筒，钼筒和铜筒同心等高，完全包裹冷却管。利用铜的高热导性带走晶棒辐射而来的热量，冷却管2外侧的隔热屏4即钼筒利用较差的热导性减小内热屏和冷却管的热传递。

具体的，冷却管是在高温烘烤下旋转成圆柱螺旋形，即得到圆柱螺旋冷却管2，该冷却管2的一端连接有冷却介质进口管1，另一端连接有冷却介质出口管3，所述冷却介质进口管1和冷却介质出口管3的管口伸出至单晶炉外部，冷却管内的冷却介质为水或氩气，在冷却介质出口管3上设置有流量计8，可以显示冷却介质流速，从而可以通过控制流速大小来控制纵向温度梯度。

所述内热屏为倒锥台型结构，外热屏为筒体结构，外热屏下端向内延伸与内热屏连接，隔热屏和内热屏之间形成保护气体通道，减少保护气流动对晶棒的影响，提高生晶过程稳定性。其中，隔热屏4上端高出内热屏5上端10cm，防止保护气从保护气通道外进入炉内，隔热屏4与内热屏5垂直距离10cm，便于导气。

具体的，外热屏7采用耐高温的石墨挤压铸造成型，在外热屏7和内热屏5 之间填充保温碳毡6提高热屏保温性，内热屏5用钼减小散热。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种变换，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种单晶炉热屏导流筒，包括导流筒本体，其特征在于：所述导流筒本体包括外热屏和内热屏，外热屏和内热屏之间设有保温层结构，所述内热屏内为空腔体，所述内热屏空腔体内设置有冷却装置，所述冷却装置与导流筒本体之间通过连接杆固定。

2.根据权利要求1所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于：所述冷却装置为一中空筒体结构，所述冷却装置的侧壁由钼制成形成隔热屏，所述隔热屏内侧设置有中空螺旋冷却管，冷却管内设有铜制的筒体；

所述冷却管的一端连接有冷却介质进口管，另一端连接有冷却介质出口管，所述冷却介质进口管和冷却介质出口管的管口伸出至单晶炉外部。

3.根据权利要求1所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于：所述保温层结构内填充有保温毡。

4.根据权利要求1所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于：所述外热屏为筒体结构，其下端向内延伸与内热屏连接。

5.根据权利要求1所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于：所述内热屏为倒锥台型结构，所述内热屏由钼制成。

6.根据权利要求2所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于：所述隔热屏上端高出内热屏上端10cm，所述隔热屏下端与内热屏的垂直距离为10cm，隔热屏和内热屏之间形成保护气体通道。

7.根据权利要求2所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于：所述冷却管为中空铜管，冷却管内的冷却介质为水或氩气。

8.根据权利要求2所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于：所述冷却介质出口管上设置有流量计。

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