CN114197033A - 单晶炉及单晶硅制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种单晶炉及单晶硅制备方法，单晶炉包括坩埚结构、隔热垫和驱动装置；坩埚结构包括侧面、过渡面及底面，底面的弧度小于30°，过渡面为连接底面及侧面的弧面，隔热垫位于过渡面及底面的外侧，且当隔热垫与坩埚结构接触时，隔热垫内侧与过渡面及底面的外侧的接触面积大于隔热垫内侧面积的一半；驱动装置包括第一支撑轴和第二支撑轴，第一支撑轴连接坩埚结构，第二支撑轴连接隔热垫；驱动装置可带动隔热垫相对坩埚结构沿提拉方向下降以形成间隙，减弱坩埚结构过渡面及底面受到的热辐射强度，以降低硅熔体的纵向温度梯度，达到降低单晶硅中氧含量的效果，从而提高了单晶硅的品质，进而提升了太阳能电池的效率。

Description

单晶炉及单晶硅制备方法

【技术领域】

本发明涉及太阳能光伏电池技术领域，尤其涉及一种单晶炉及单晶硅制备方法。

【背景技术】

随着世界经济的不断发展，现代化建设对高效清洁能源需求不断增长。光伏发电作为绿色能源以及人类可持续发展的主要能源的一种，日益受到世界各国的重视并得到大力发展。单晶硅作为光伏发电的基础材料的一种，拥有广泛的市场需求。

目前，通常在单晶炉中采用直拉法来生长单晶硅，其中，单晶炉是一种在惰性气体环境中用加热装置将硅原料熔化、用直拉法生长无错位单晶的设备。然而，现有的单晶炉采用直拉法所生长的单晶硅品质较为一般，不利于提升太阳能电池的效率。

【发明内容】

本申请为了克服上述缺陷，提供了一种单晶炉及单晶硅制备方法，有利于提高单晶硅品质以用于提升太阳能电池的效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种单晶炉，包括坩埚结构、隔热垫和驱动装置；

坩埚结构包括侧面、过渡面及底面，底面的弧度小于30°，过渡面为连接底面及侧面的弧面，隔热垫位于过渡面及底面的外侧，且当隔热垫与坩埚结构接触时，隔热垫内侧与过渡面及底面的外侧的接触面积大于隔热垫内侧面积的一半；

驱动装置包括第一支撑轴和第二支撑轴，第一支撑轴连接坩埚结构，第二支撑轴连接隔热垫。

第二方面，本申请实施例提供了一种单晶硅制备方法，所述方法包括以下步骤：

将硅原料投入单晶炉内的坩埚结构中；

将单晶炉内抽真空后通入保护气体，坩埚结构与隔热垫接触，在保护气体氛围中利用加热装置熔化硅原料，得到硅熔体；

当硅熔体温度稳定后，驱动装置带动坩埚结构和隔热垫沿提拉方向上升至引晶位置，并在驱动装置的作用下带动隔热垫相对坩埚结构沿提拉方向下降以形成间隙；

晶体提拉装置带动晶种浸入硅熔体中，之后依次进行引晶、放肩及等径生长；

在等径生长完成后，进行收尾阶段，使得晶体的直径逐步缩小直至与硅熔体分离，待晶体冷却后取出。

本技术方案与现有技术相比，至少具有以下技术效果：

在本申请实施例所提供的一种单晶炉及单晶硅制备方法中，单晶炉包括坩埚结构和隔热垫，且隔热垫位于坩埚结构过渡面及底面的外侧；驱动装置带动坩埚结构和隔热垫沿提拉方向上升至引晶位置，并在驱动装置的作用下带动隔热垫相对坩埚结构沿提拉方向下降以形成间隙，减少单晶炉中加热装置对坩埚结构过渡面及底面的热辐射影响，以降低硅熔体的纵向温度梯度，达到降低单晶硅中氧含量的效果，从而提高了单晶硅的品质，进而提升了太阳能电池的效率。

此外，隔热垫的存在可以压缩单晶炉中反应腔室的空间，达到提高单晶炉内部保温性能的效果，从而降低了单晶炉的加热功率，进而降低了能耗和生产成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的单晶炉的结构示意图一。

图2为本申请实施例提供的单晶炉的结构示意图二。

图3为图1所示的坩埚结构、隔热垫及驱动装置的组装关系示意图。

图4为图2所示的坩埚结构、隔热垫及驱动装置的组装关系示意图。

图5为本申请实施例提供的单晶硅制备方法的流程示意图。

附图标记：

100-单晶炉；

1-容纳腔；

2-反应腔室；

3-侧部保温层；

4-顶部保温层；

5-底部保温层；

6-排气管；

7-坩埚结构；

71-内层坩埚；

72-外层埚邦；721-埚邦侧面；722-埚邦过渡面；723-埚邦底面；

8-隔热垫；

9-驱动装置；

91-第一支撑轴；

92-第二支撑轴；

10-加热装置；

10a-侧部加热器；

10b-底部加热器；

11-晶体提拉装置。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是各实施例步骤的顺序并不限定于按照本说明书中排列的顺序依次进行，在某些情况下，也可以根据具体需要对实施步骤进行调整，以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

目前，通常在单晶炉中采用直拉法来生长单晶硅，其中，单晶炉是一种在惰性气体环境中用加热装置将硅原料熔化、用直拉法生长无错位单晶的设备。氧作为单晶硅中含量最高的一种杂质，容易诱生晶格位错、层错及电池同心圆等二次缺陷的产生，影响太阳能电池的效率。

目前装载硅原料的坩埚主要是石英坩埚，石英坩埚会与硅熔体发生反应：Si+SiO₂＝2SiO，其中大部分生成的SiO会以气体的方式从生长界面挥发出去，少部分则会溶解在硅熔体中，以氧原子形态存在于硅熔体中。

决定单晶硅中氧含量高低的是生长界面附近硅熔体中氧含量的高低，生长界面远离坩埚壁。生长界面附近硅熔体中的氧来源包括两种途径，一种是通过扩散，氧从高浓度区域进入到生长界面附近；另一种是通过热对流，使得坩埚壁附近富含氧的硅熔体进入到生长界面附近。

现有的单晶炉通常采用减薄位于坩埚底部的下方的底部保温层的厚度，以使坩埚底部温度保持最低，坩埚底部附近处于负温度梯度，从而显著降低热对流，降低坩埚壁附近富含氧的硅熔体进入到生成界面附近的速率，因而降低生长界面附近硅熔体中氧含量，最终降低单晶硅中氧含量。

然而，现有的单晶炉采用减薄底部保温层的厚度，将会影响单晶炉整体的保温性能，从而造成单晶炉中加热装置所需加热功率的显著提升，进而大幅提升了能耗和生产成本。

为了解决现有技术存在的问题，申请人研究发现，为了控制硅熔体的纵向温度梯度，可以在坩埚底部的下方设置隔热垫，在引晶、放肩、等径生长及收尾阶段的过程中，控制隔热垫与坩埚底部之间形成有间隙。这样的结构设计可以减弱单晶炉中加热装置对坩埚底部的热辐射，从而降低硅熔体的纵向温度梯度，进而降低硅熔体热对流，最终降低坩埚壁附近富含氧的硅熔体进入输到生长界面的速率，以达到降低单晶硅中氧含量的目的。

请参见图1和图2，本申请实施例提供了一种单晶炉100，至少包括坩埚结构7、隔热垫8和驱动装置9。其中，隔热垫8位于坩埚结构7底部的下方，驱动装置9用于带动坩埚结构7及隔热垫8沿提拉方向上升或下降，且在驱动装置9的作用下带动隔热垫8相对坩埚结构7沿提拉方向下降，以使隔热垫8和坩埚结构7之间形成间隙，用于减弱坩埚结构7底部受到的热辐射强度。

坩埚结构7用于容纳硅原料以及掺杂物，坩埚结构7包括侧面、过渡面及底面，底面的弧度小于30°，过渡面为连接底面及侧面的弧面。

具体地，底面的弧度可以为0°、5°、10°、15°、20°、25°等，即底面可以为平面或弧度小于30°的弧面。在本申请实施例中，底面可以为弧度等于5°的弧面或弧度约为0°的平面。

在一些实施例中，请参见图3和图4，坩埚结构7包括内层坩埚71和外层埚邦72，内层坩埚71位于外层埚邦72的内侧，即外层埚邦72对内层坩埚71进行包覆。内层坩埚71用于收容硅原料及掺杂物；外层埚邦72不仅可以用于支撑内层坩埚71，还可以起到保温作用以减少内层坩埚71的热量向外界散失。

具体地，外层埚邦72包括埚邦侧面721、埚邦过渡面722及埚邦底面723，埚邦底面723的弧度小于30°，埚邦过渡面722为连接埚邦底面723及埚邦侧面721的弧面。

外层埚邦72和/或内层坩埚71的材质为石墨、石英或碳碳复合材料中的一种或多种。在本申请实施例中，内层坩埚71的材质可以为石英，外层埚邦72的材质可以为石墨。

可以理解的是，坩埚结构7包括用于收容硅原料及掺杂物的内层坩埚71，而未设置外层埚邦72以用于包覆内层坩埚71。内层坩埚71包括坩埚侧面、坩埚过渡面及坩埚底面，坩埚底面的弧度小于30°，坩埚过渡面为连接坩埚底面及坩埚侧面的弧面。

隔热垫8位于过渡面及底面的外侧，且当隔热垫8与坩埚结构7接触时，隔热垫8内侧与过渡面及底面的外侧的接触面积大于隔热垫8内侧面积的一半。

具体地，当隔热垫8与坩埚结构7接触时，隔热垫8内侧与过渡面及底面的外侧可以完全贴合；或者，隔热垫8内侧与底面的外侧可以完全贴合；或者，隔热垫8内侧与过渡面及底面的外侧可以部分贴合。

隔热垫8沿坩埚结构7轴向方向的高度为100mm～150mm，隔热垫8沿坩埚结构7径向方向的长度为800mm～900mm，隔热垫8的厚度可以为10mm～50mm。

具体地，隔热垫8沿坩埚结构7轴向方向的高度可以为100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm等，隔热垫8沿坩埚结构7径向方向的长度可以为800mm、810mm、820mm、830mm、840mm、850mm、856mm、860mm、870mm、880mm、890mm、900mm等，隔热垫8的厚度可以为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm等。在本申请实施例中，隔热垫8沿坩埚结构7轴向方向的高度可以为150mm，隔热垫8沿坩埚结构7径向方向的长度可以为856mm，隔热垫8的厚度可以为20mm。

隔热垫8的材质包括氧化锆、氧化铝、氮化铝、石墨、石英或碳碳复合材料中的一种或多种。在本申请实施例中，隔热垫8的材质可以为碳碳复合材料。

在一些实施例中，隔热垫8位于埚邦过渡面722及埚邦底面723的外侧，且当隔热垫8与外层埚邦72接触时，隔热垫8内侧与埚邦过渡面722及埚邦底面723的外侧的接触面积大于隔热垫8内侧面积的一半。

可以理解的是，当坩埚结构7未设置外层坩埚时，隔热垫8可以位于坩埚过渡面及坩埚底面的外侧，且当隔热垫8与内层坩埚71接触时，隔热垫8内侧与坩埚过渡面及坩埚底面的外侧的接触面积大于隔热垫8内侧面积的一半。

请继续参见图3和图4，驱动装置9包括第一支撑轴91和第二支撑轴92，第一支撑轴91连接坩埚结构7，第二支撑轴92连接隔热垫8。第一支撑轴91用于支撑坩埚结构7并带动坩埚结构7沿提拉方向上升或下降，第二支撑轴92用于支撑隔热垫8并带动隔热垫8沿提拉方向随坩埚结构7一起上升或下降。

第一支撑轴91还可以带动坩埚结构7相对隔热垫8沿提拉方向上升或下降；和/或，第二支撑轴92可以带动隔热垫8相对坩埚结构7沿提拉方向上升或下降。

例如，第一支撑轴91可以带动坩埚结构7相对隔热垫8沿提拉方向上升，以使隔热垫8与坩埚结构7之间形成间隙，然后第一支撑轴91还可以带动坩埚结构7相对隔热垫8沿提拉方向下降或者第二支撑轴92可以带动隔热垫8相对坩埚结构7沿提拉方向上升，以使隔热垫8与坩埚结构7相互接触；或者，第二支撑轴92可以带动隔热垫8相对坩埚结构7下降，以使隔热垫8与坩埚结构7之间形成间隙，然后第二支撑轴92还可以带动隔热垫8相对坩埚结构7上升或者第一支撑轴91可以带动坩埚结构7相对隔热垫8沿提拉方向下降，以使隔热垫8与坩埚结构7相互接触。

具体地，第一支撑轴91和第二支撑轴92同轴设置，且第二支撑轴92套设于第一支撑轴91的外周。第一支撑轴91沿提拉方向穿过隔热垫8后与坩埚结构7连接。这样的结构设计使得驱动装置9的结构更加紧凑，简化了驱动装置9的结构。

请继续参见图1和图2，单晶炉100具有容纳腔1，单晶炉100还包括收容于容纳腔1内的保温筒、排气管6、加热装置10及晶体提拉装置11。

保温筒用于提高单晶炉100的保温性能，从而大幅度降低单晶炉100整体的能耗和生产成本。保温筒内设有反应腔室2，坩埚结构7和隔热垫8收容于反应腔室2内。

具体地，保温筒包括环绕反应腔室2设置的侧部保温层3、顶部保温层4和底部保温层5。顶部保温层4和/或底部保温层5和/或侧部保温层3可以由矿渣棉、石棉、碳纤维、石墨等其他任意具有隔热保温作用的材料所制成，在此不作限定。在本申请实施例中，顶部保温层4、底部保温层5和侧部保温层3均可以采用由碳纤维材料所制成。

隔热垫8的存在可以压缩单晶炉100中反应腔室2的空间，达到提高单晶炉100内部保温性能的效果，从而降低了单晶炉100的加热功率，进而降低了能耗和生产成本。

加热装置10用于在保护气体的作用下对收容于坩埚结构7中的硅原料及掺杂物进行加热融化，以得到硅熔体。加热装置10设于反应腔室2内，且加热装置10位于坩埚结构7底部和/或坩埚结构7侧壁的周围。

在一些实施例中，加热装置10包括底部加热器10b和侧部加热器10a，其中，底部加热器10b位于过渡面及底面的下方，即靠近单晶炉100的底部，侧部加热器10a位于侧面的外侧周围。

具体地，底部加热器10b位于埚邦过渡面722及埚邦底面723的外侧，侧部加热器10a环绕埚邦侧面721的周围设置。底部加热器10b用于对坩埚结构7底部进行加热；侧部加热器10a用于对坩埚结构7侧壁进行加热，并且与底部加热器10b共同对收容于坩埚结构7中的硅原料及掺杂物进行加热熔化和保温处理。

底部加热器10b和/或侧部加热器10a可以为现有技术中任何结构的加热设备，只要能够实现加热效果即可，在此不作限定。

可以理解的是，当坩埚结构7未设置外层埚邦72时，底部加热器10b位于坩埚过渡面及埚邦底面723的外侧，侧部加热器10a环绕坩埚侧面的周围设置。

排气管6用于排出通入单晶炉100的反应腔室2内的保护气体，以维持反应腔室2内压力恒定，为单晶硅提供一个稳定的生长空间，同时还可以带走晶体生成过程中生成的大量SiO气体及其他挥发物，避免这些物质大量沉积在坩埚结构7、加热装置10等其他热场部件表面，而影响其正常使用，从而影响整个单晶硅的良率。

具体地，底部保温层5上开设有至少一个排气口，排气管6插入排气口以用于连通反应腔室2。加热管与排气口的数量及位置一一对应，加热管的数量可以为一个、两个、三个或其他任意数量，在此不作限定。在本申请实施例中，加热管和排气口的数量均可以为两个。

晶体提拉装置11用于夹持晶种，并带动晶种沿提拉方向下降以浸入坩埚结构7通过加热熔化得到的硅熔体中。当硅熔体中的硅原子按照晶种的硅原子排列结构在生长界面(固液界面)形成结晶，晶体提拉装置11可以带动晶种沿提拉方向上升以形成单晶硅棒。

具体地，晶体提拉装置11设于单晶炉100沿提拉方向的顶部，且顶部保温层4上开设有开口，晶体提拉装置11可以带动晶种沿提拉方向自该开口伸入反应腔室2内。

在一些实施例中，单晶炉100还包括导流筒，该导流筒用于将保护气体从上自下汇聚至坩埚结构7所在位置，从而加速将坩埚结构7中生成的SiO气体及其他挥发物通过排气管6排出，可以大幅度降低硅熔体中氧含量。同时，导流筒还能起到热屏蔽作用，汇聚的保护气体可以加速晶体的冷却，增大晶体轴向温度梯度，从而提高晶体生成速率。

请参见图5，本申请实施例还提供了一种单晶硅制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、将硅原料投入单晶炉内的坩埚结构中；

步骤S2、将单晶炉内抽真空后通入保护气体，坩埚结构与隔热垫接触，在保护气体氛围中利用加热装置熔化硅原料，得到硅熔体；

步骤S3、当硅熔体温度稳定后，驱动装置带动坩埚结构和隔热垫沿提拉方向上升至引晶位置，并在驱动装置的作用下带动隔热垫相对坩埚结构沿提拉方向下降以形成间隙；

步骤S4、晶体提拉装置带动晶种浸入硅熔体中，之后依次进行引晶、放肩及等径生长；

步骤S5、在等径生长完成后，进行收尾阶段，使得晶体的直径逐步缩小直至与硅熔体分离，待晶体冷却后取出。

在本方案中，在引晶、放肩、等径生长以及收尾阶段的过程中，由于驱动装置可以带动隔热垫相对坩埚结构沿提拉方向下降以形成间隙，隔热垫可以减弱加热装置对坩埚结构底部的热辐射强度，以降低硅熔体的纵向温度梯度，达到降低单晶硅中氧含量的效果，从而提高了单晶硅的品质，进而提升了太阳能电池的效率。同时，隔热垫的存在还可以压缩单晶炉中反应腔室的空间，达到提高单晶炉内部保温性能的效果，从而降低了单晶炉的加热功率，进而降低了能耗和生产成本。

以下结合具体实施例详细介绍本方案：

步骤S1、将硅原料投入单晶炉100内的坩埚结构7中。

步骤S2、将单晶炉100内抽真空后通入保护气体，坩埚结构7与隔热垫8接触，在保护气体氛围中利用加热装置10熔化硅原料，得到硅熔体。

在熔化硅原料的过程中，底部加热器10b和侧部加热器10a同时工作，因坩埚结构7与隔热垫8接触，隔热垫8可以将底部加热器10b产生的热量传递至坩埚结构7，从而起到加速硅原料的熔化速度的作用。此外，在熔化硅原料并得到硅熔体之后，底部加热器10b不再工作。

保护气体包括但不限于氩气、氪气、氮气中的任意一种或多种。

步骤S3、当硅熔体温度稳定后，驱动装置9带动坩埚结构7和隔热垫8沿提拉方向上升至引晶位置，并在驱动装置9的作用下带动隔热垫8相对坩埚结构7沿提拉方向下降以形成间隙。

所述间隙的宽度为55mm～65mm，具体可以为55mm、56mm、57mm、58mm、59mm、60mm、61mm、62mm、63mm、64mm、65mm等，在此不作限。在本申请实施例中，调节隔热垫8和坩埚结构7之间的间隙的宽度至60mm。

引晶及放肩过程是一个放热过程，且在引晶及放肩过程中，侧部加热器10a继续工作且其加热功率较大，将所述间隙的宽度控制在上述范围内，有利于坩埚结构7及晶体的散热，从而加速晶体的生长，提升晶体的品质。

若所述间隙的宽度过小，坩埚结构7及晶体的散热效果不明显；若所述间隙的宽度过大，进入等径生长过程后，当所述间隙的宽度无需调整而保持不变时，隔热垫8无法完全阻挡侧部加热器10a对坩埚结构7的底部造成的热辐射，当所述间隙的宽度需要进行缩小调整时，缩小所述间隙的宽度仍需要较长时间，导致在等径生长过程初期的一段时间内，侧部加热器10a仍会对坩埚结构7的底部造成一定的热辐射，因而提升了硅熔体的纵向温度梯度，使得坩埚壁附近富含氧的硅熔体通过热对流进入到生长界面附近，从而造成单晶硅中氧含量较高并影响单晶硅的品质的问题。

步骤S4、晶体提拉装置11带动晶种浸入硅熔体中，之后依次进行引晶、放肩及等径生长。

在一些实施例中，在等径生长过程中，所述间隙的宽度可以与引晶过程中的相同并且保持不变。

在一些实施例中，在等径生长过程中，驱动装置9可以带动隔热垫8相对坩埚结构7沿提拉方向继续移动，以将所述间隙的宽度调整为40mm～50mm。将所述间隙的宽度控制在上述范围内，使得隔热垫8可以更好地阻挡侧部加热器10a对坩埚结构7的底部造成的热辐射，以降低硅熔体的纵向温度梯度，达到降低单晶硅中氧含量的效果，从而提高了单晶硅的品质，进而提升了太阳能电池的效率。

若所述间隙的宽度过小，隔热垫8吸收的热量仍会大量传递至坩埚结构7的底部；若所述间隙的宽度过大，隔热垫8无法完全阻挡侧部加热器10a对坩埚结构7的底部造成的热辐射，因而所述间隙的宽度过大或过小均会造成硅熔体的纵向温度梯度的提升。

具体地，可将所述间隙的宽度调整为40mm、41mm、42mm、43mm、44mm、45mm、46mm、47mm、48mm、49mm、50mm等，在此不作限定。在本申请实施例中，调节隔热垫8和坩埚结构7之间的间隙的宽度至50mm。

步骤S5、在等径生长完成后，进行收尾阶段，使得晶体的直径逐步缩小直至与硅熔体分离，待晶体冷却后取出。

在一些实施例中，在收尾阶段的过程中，所述间隙的宽度可以与引晶或等径生成过程中的相同并保持不变。

在一些实施例中，在收尾阶段的过程中，驱动装置9带动隔热垫8相对坩埚结构7沿提拉方向继续移动，以将间隙的宽度调整为15mm～25mm。将所述间隙的宽度控制在上述范围内，在坩埚结构7及隔热垫8复位过程中，有利于减少将所述间隙的宽度调整为0mm以使坩埚结构7的底部与隔热垫8相接触而所需的时间，为下次拉晶做回温准备。

具体地，可将所述间隙的宽度调整为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm等，在此不作限定。在本申请实施例中，调节隔热垫8和坩埚结构7之间的间隙的宽度至20mm。

在步骤S5之后，所述方法还包括以下步骤：

在取出单晶硅后，驱动装置9带动隔热垫8相对坩埚结构7沿提拉方向上升，以使隔热垫8与坩埚结构7相接触，随后驱动装置9带动隔热垫8和坩埚结构7一起沿提拉方向下降。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种单晶炉，其特征在于，包括坩埚结构、隔热垫和驱动装置；

所述坩埚结构包括侧面、过渡面及底面，所述底面的弧度小于30°，所述过渡面为连接底面及侧面的弧面，所述隔热垫位于所述过渡面及所述底面的外侧，且当所述隔热垫与所述坩埚结构接触时，所述隔热垫内侧与所述过渡面及所述底面的外侧的接触面积大于所述隔热垫内侧面积的一半；

所述驱动装置包括第一支撑轴和第二支撑轴，所述第一支撑轴连接所述坩埚结构，所述第二支撑轴连接所述隔热垫。

2.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述隔热垫沿所述坩埚结构轴向方向的高度为100mm～150mm，所述隔热垫沿所述坩埚结构径向方向的长度为800mm～900mm。

3.根据权利要求2所述的单晶炉，其特征在于，所述隔热垫的材质包括氧化锆、氧化铝、氮化铝、石墨、石英或碳碳复合材料中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述第一支撑轴和所述第二支撑轴同轴设置，且所述第二支撑轴套设于所述第一支撑轴的外周。

5.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述坩埚结构包括外层埚邦和内层坩埚，所述内层坩埚位于所述外层埚邦内侧。

6.根据权利要求5所述的单晶炉，其特征在于，所述外层埚邦和/或所述内层坩埚的材质为石墨、石英或碳碳复合材料中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的单晶炉，其特征在于，还包括加热装置，所述加热装置包括底部加热器和侧部加热器，所述底部加热器位于所述过渡面及所述底面的下方，所述侧部加热器位于所述侧面的外侧周围。

8.一种单晶硅制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将硅原料投入单晶炉内的坩埚结构中；

将所述单晶炉内抽真空后通入保护气体，所述坩埚结构与隔热垫接触，在所述保护气体氛围中利用加热装置熔化硅原料，得到硅熔体；

当所述硅熔体温度稳定后，驱动装置带动所述坩埚结构和所述隔热垫沿提拉方向上升至引晶位置，并在所述驱动装置的作用下带动所述隔热垫相对所述坩埚结构沿所述提拉方向下降以形成间隙；

晶体提拉装置带动晶种浸入所述硅熔体中，之后依次进行引晶、放肩及等径生长；

在等径生长完成后，进行收尾阶段，使得晶体的直径逐步缩小直至与所述硅熔体分离，待所述晶体冷却后取出。

9.根据权利要求8所述的单晶硅制备方法，其特征在于，所述间隙的宽度为55mm～65mm。

10.根据权利要求9所述的单晶硅制备方法，其特征在于，在所述等径生长的过程中，所述驱动装置带动所述隔热垫相对所述坩埚结构沿所述提拉方向继续移动，以将所述间隙的宽度调整为40mm～50mm；

和/或，在所述收尾阶段的过程中，所述驱动装置带动所述隔热垫相对所述坩埚结构沿所述提拉方向继续移动，以将所述间隙的宽度调整为15mm～25mm。

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