CN115110141A

CN115110141A - 一种散热装置及热场

Info

Publication number: CN115110141A
Application number: CN202110304500.4A
Authority: CN
Inventors: 马少林; 邓浩; 付泽华; 丁彪
Original assignee: Longi Green Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Longi Green Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2022-09-27

Abstract

本发明提供了一种散热装置及热场，该散热装置包括：筒状本体；筒状本体包括：内筒体和套设在内筒体外部的外筒体；内筒体和外筒体围成用于装载冷却介质的第一空间；内筒体具有远离外筒体的内表面，内表面设置有凸起组件；凸起组件包括至少一个凸起件；所述凸起件具有与所述内表面相连接的第一面。在本发明实施例中，设置筒状本体能够包围在硅棒的四周，对单晶硅棒进行均匀的散热；其次，在筒状本体内设置第一空间，能够装载冷却介质，对单晶硅棒进行散热，最后，在筒状本体的内筒体上设置凸起件，能够增加热量的接收面积，提高热量的散出速度。

Description

一种散热装置及热场

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别是涉及一种散热装置及热场。

背景技术

目前，光伏电池大部分使用单晶硅作为基底材料，而单晶硅通常是采用直拉法制备而成，但是现有的直拉法生产单晶硅的生长速度慢，进而导致光伏电池的生产效率低，生产成本较高。

在制备单晶硅时，在坩埚中容置硅原料熔体，用坩埚的上方的提拉头从坩埚中拉制单晶硅，热屏包围在单晶硅的外侧，对单晶硅进行散热，单晶硅和硅熔体之间的界面为熔体液面，通常情况下，增加原料熔体液面上方的单晶硅的轴向温度梯度能够提高单晶硅的生长速度，此外降低原料熔体液面下方的硅液的温度梯度也能够提高单晶硅的生长速度；但是当原料熔体液面上方的单晶硅的轴向温度梯度过大时，会导致单晶硅生长质量下降的问题，但是现有技术并没有提供在增加单晶硅生长的速度的同时，保证单晶硅的质量的方法。

发明内容

本发明提供一种散热装置，能够解决如何在增加单晶硅生长的速度的同时，保证单晶硅的质量的问题。

第一方面，本发明实施例提供了所述散热装置包括：筒状本体；

所述筒状本体包括：内筒体和套设在所述内筒体外部的外筒体；所述内筒体和所述外筒体围成用于装载冷却介质的第一空间；所述内筒体具有远离所述外筒体的内表面，所述内表面设置有至少一个凸起组件；每个所述凸起组件包括至少一个凸起件；

所述凸起件具有与所述内表面相连接的第一面；所述内筒体的内表面在所述第一面处的切平面为第二面；所述第一面与所述第二面在预设方向的夹角大于0°且小于90°。

可选地，所述凸起件为空心结构；所述凸起件内具有第二空间；所述第二空间与所述第一空间连通。

可选地，所述内筒体的内表面设置有导热层；所述导热层用于将所述内筒体的热量导出或者向所述内筒体传递热量。

可选地，所述导热层的材料的导热率高于不锈钢的导热率。

可选地，所述内筒体在所述筒状本体的中心轴向上包括：至少一个直筒和至少一个渐变形筒；其中，一个所述直筒与一个所述渐变形筒相连接；所述渐变形筒位于所述直筒远离所述熔体液面的一侧，从所述筒状本体的远离熔体液面的一端到所述筒状本体朝向所述熔体液面的一端，所述渐变形筒到所述筒状本体的中心轴线的距离减小。

可选地，所述凸起组件至少设置在所述内筒体靠近所述熔体液面处。

可选地，同一个所述凸起组件内的凸起件在所述内筒体的内表面上相较于所述筒状本体的中心轴线均匀分布；一个所述凸起组件设置在所述直筒的内表面，和/或，一个所述凸起组件设置在所述渐变形筒的内表面。

可选地，所述凸起件包括与所述内表面相连接的第一凸起部，所述第一面位于所述第一凸起部，所述第一凸起部的截面形状为矩形。

可选地，所述凸起件还包括与第一凸起部相连接的第二凸起部；所述凸起件的截面形状为L形或T形。

本发明第二方面提供一种热场，包括上述任意一项所述的散热装置；还包括：热屏；所述热屏位于所述散热装置的外侧。

在本发明实施例中，散热装置包括：筒状本体；所述筒状本体包括：内筒体和套设在所述内筒体外部的外筒体；所述内筒体和所述外筒体围成用于装载冷却介质的第一空间；所述内筒体具有远离所述外筒体的内表面，所述内表面设置有至少一个凸起组件；每个所述凸起组件包括至少一个凸起件；所述凸起件具有与所述内表面相连接的第一面；所述内筒体的内表面在所述第一面处的切平面为第二面；所述第一面与所述第二面在预设方向的夹角大于0°且小于90°。在本发明实施例中，首先，设置为筒状本体能够包围在单晶硅棒的四周，对单晶硅棒进行均匀的散热；其次，在筒状本体内设置第一空间，能够装载冷却介质，可以通过设置冷却介质的温度，对不同单晶硅棒进行不同程度的散热，最后，在筒状本体的内筒体的内表面上设置凸起组件，能够增加热量的接收面积，提高热量的散出速度，本发明实施例提供的散热装置应用在单晶硅生成过程中，能够在增加单晶硅生长的速度的同时，保证单晶硅的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述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他的附图。

图1示出了本发明实施例中的一种散热装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例中的一种散热装置的俯视示意图；

图3示出了本发明实施例中的一种散热装置的底视示意图；

图4示出了本发明实施例中的一种热场的截面示意图；

图5示出了本发明实施例中的第一种凸起件的结构示意图；

图6示出了本发明实施例中的第二种凸起件的结构示意图；

图7示出了本发明实施例中的第三种凸起件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-图4，其中，图1示出本发明实施例提供的一种散热装置01的结构示意图，图2为图1的俯视图，图3为图1的底视图，图4中的散热装置01为图2A-A方向的截面图。

本发明实施例提供的散热装置01包括：筒状本体；所述筒状本体包括：内筒体10和套设在所述内筒体10外部的外筒体20；所述内筒体10和所述外筒体20围成用于装载冷却介质的第一空间P；所述内筒体具有远离所述外筒体的内表面，所述内表面设置有凸起组件30。

所述凸起组件30包括至少一个凸起件31，所述凸起件31至少具有一第一面P1与所述内筒体10的内表面接触；

所述凸起件31与所述内表面相连接的一面为第一面X；所述内筒体10的内表面在所述第一面P1处的切平面为第二面Y；所述第一面与所述第二面在预设方向的夹角θ大于0°且小于90°。

具体的，预设方向可以是指顺时针方向或者逆时针方向。参照图2和图3，所述第一面P1处切平面Y与所述第一面X所在的平面之间的夹角θ是指顺时针方向上的夹角。

在本发明实施例中，筒状本体是指内筒体是筒状，外筒体可以是和内筒体形状相同的筒状，也可以是不同的形状；例如图1，内筒体包括一个直筒和一个渐变形筒，外筒体包括两个直筒和一个渐变形筒。其中，筒状本体的形状包括：圆柱形筒状、渐变形筒状或者其他不规则弧形筒状中的一种或者多种的组合形状。具体的，筒状本体远离熔体液面的开口面积大于靠近熔体液面的开口面积。

在本发明实施例中，参照图1和图4，内筒体10围成的中间部分是中空的，方便单晶硅棒S通过。

在本发明实施例中，参照图1，凸起件31从内筒体10的内表面向内筒体的中心轴向的方向凸出。

具体的，参照图1-2以及图4，散热装置01还包括：冷却介质入口40和冷却介质出口50；其中，冷却介质入口40和冷却介质出口50和第一空间P的连通，冷却介质入口40和冷却介质出口50设置筒状本体的相对侧；冷却介质入口40用于将冷却介质从散热装置01外通入第一空间P，然后从冷却介质出口50流出，在第一空间P内构成循环冷却回路，实现热交换，从而将内筒体10包围的单晶硅棒S表面的热量散出。

此外，所述内筒体的内表面设置有导热层；所述导热层用于将所述内筒体的热量导出或者向所述内筒体传递热量。

具体的，所述导热层的材料的导热率高于不锈钢的导热率。导热层的材料包括：金刚石。导热层的导热率为1300W/m.KJ-2400W/m.KJ。

其中，在内筒体的内表面均匀涂覆有导热层，导热层是高导热性材料；选用金刚石的目的是一方面金刚石导热系数大，相比其他材料对内筒体的内表面的导热性改善效果更大；另一方面，金刚石硬度较大，涂覆于内筒体的内表面不易损坏，易长久的使散热装置保持良好的换热效果，在拉晶过程中可以带走更多硅结晶的潜热。

在本发明实施例中，参照图1，所述内筒体10在所述筒状本体的中心轴向上包括：至少一个直筒11和至少一个渐变形筒12；其中，一个所述直筒11与一个所述渐变形筒12相连接；所述渐变形筒12位于所述直筒11远离所述熔体液面的一侧，从所述筒状本体的远离熔体液面的一端到所述筒状本体朝向所述熔体液面的一端，所述渐变形筒12到所述筒状本体的中心轴线的距离减小。

具体的，渐变形筒12的内表面朝向坩埚的一侧的内筒体到所述筒状本体的中心轴向的距离更小，使这一区域的内筒体的内表面更接近单晶硅棒S，并且设置凸起件，能够增大散热装置内表面的面积，增大单晶硅棒拉制过程中的纵向温度梯度，提高单晶硅棒S的晶体生长速度。

其中，参照图1，可以设置一个直筒11和一个渐变形筒12，渐变形筒12包括第一边沿和第二边沿；第二边沿的长度大于第一边沿；渐变形筒12的第一边沿与直筒11的边沿连接；直筒11朝向熔体液面设置。

此外，也设置两个直筒和一个渐变形筒，其中一个直筒和渐变形筒的第一边沿连接，另一个直筒与渐变形筒的第二边沿连接。则外筒体20的结构与内筒体10的结构一一对应，也包括：两个直筒，直筒21(a)和直筒21(b)以及渐变形筒22。在本发明实施例中，在筒状本体的中心轴向，内筒体还可以根据需要划分为多段，在此不加以限定。

具体的，渐变形筒的形状可以是圆台形，也可以是多个直径渐变的直筒连接形成的。

在本发明实施例中，所述凸起组件30至少设置在所述内筒体10靠近所述熔体液面处。在图1中，凸起组件30至少需要设置在靠近熔体液面的直筒的内表面上。

具体的，同一个所述凸起组件30内的凸起件31在所述内筒体的内表面上相较于所述筒状本体的中心轴线均匀分布；一个所述凸起组件30设置在所述直筒11的内表面，和/或，一个所述凸起组件设置在所述渐变形筒12的内表面。

其中，凸起件31均匀分布能够提高单晶硅棒S冷却的均一性。各个凸起件31在内筒体10的内表面以预设间隔设置；其中，预设间隔可根据实际需要进行设定，在此不加以限定。

在本发明实施例中，参照图1，在图1的情况中，凸起件31设置靠近所述熔体液面的所述内筒体10的内表面上；因为，朝向熔体液面一侧的单晶硅棒S的温度较高，因此，将凸起件31设置在内筒体的内表面朝向熔体液面的一侧，能够对朝向熔体液面一侧的单晶硅棒S更快的散热。

此外，凸起组件可以全部或者部分覆盖直筒和渐变形筒的内表面；进一步，内筒体10的内表面可以根据需要设置多于两组的凸起组件，在此不加以限定。

在本发明实施例中，凸起件31和内筒体10通过焊接、一体加工、模压等方式连接在一起。

参照图5，凸起件31包括与所述内表面相连接的第一凸起部311，所述第一面P1位于所述第一凸起部311，所述第一凸起部的截面形状为矩形。

其中，所述凸起件31为板状结构；板状结构的表面能够增大换热面积，提高换热效率。其中，凸起件31与内筒体10的内表面形成一扇形。

具体的，第一凸起部的截面P2是指垂直第一面P1的截面。

可选地，参照图5和图6，所述凸起件还包括与第一凸起部311相连接的第二凸起部322；所述凸起件的截面形状为L形或T形。

具体的，所述第一凸起部311所在的平面和所述第二凸起部312所在的平面垂直或者呈预设夹角(0°-90°)。

具体的，凸起件的截面P2形状包括：L形或T形。参照图6，凸起件31的截面P2形状为L形，第一面P1为第一凸起部311的侧面；第一面P1和内筒体10的内表面连接；参照图7，凸起件31的截面P2形状为T形，凸起件31的第一面P1为第一凸起部311的侧面，并和内筒体10的内表面连接。其中，当凸起件31的截面的形状为矩形时，θ角可以是60°。当凸起件31的截面的形状为L形或T形时，与内筒体10连接的第一凸起部311所在的平面与切平面Y之间的夹角为θ，可以是90°或者其他角度。此外截面的形状为L形或T形的凸起件，由于增大了散热装置的内表面积，增大了冷却介质的路径，增大了晶体生长过程中的纵向温度梯度，此外，本发明实施例中的凸起件还包括：其他的能够增大冷却介质与内筒体的接触面积的不规则形状的凸起件；在此，不加以限定。

在本发明实施例中，所述凸起件为空心结构；所述凸起件内具有第二空间；所述第二空间与所述第一空间P连通。

具体的，将凸起件设置为空心结构，在凸起件31内的第二空间与第一空间P连通后，可以使第一空间P的冷却介质进入第二空间，在增大散热装置内表面面积的同时增大了冷却介质的路径，增大了单晶硅棒拉制过程中的纵向温度梯度，能够进一步的增强散热装置的散热功能。

参照图4，示出本发明实施例提供一种热场的截面示意图，包括上述任意一项所述的散热装置01；还包括：坩埚02；所述散热装置01设置在所述坩埚02上；所述筒状本体的一端朝向所述坩埚02的开口处。

其中，参照图4，所述筒状本体的一端D所在的平面与坩埚内的熔体液面平行，并且具有预设距离。该预设距离使散热装置能够及时吸收熔体液面在结晶时释放的潜热。具体的，预设距离为：40mm-60mm。

在本发明实施例中，散热装置01内筒体10的内径从远离坩埚的一侧向朝向坩埚的另一侧逐渐减小，能够对单晶硅棒S靠近坩埚的一端更快的散热。

本发明还提供一种热场，包括上述任意一项所述的散热装置；还包括：热屏；所述热屏位于所述散热装置的外侧。

在本发明实施例提供的散热装置设置为筒状本体能够包围在单晶硅棒的四周，对单晶硅棒进行均匀的散热；其次，在筒状本体内设置第一空间，能够装载冷却介质，可以通过设置冷却介质的温度，对不同单晶硅棒进行不同程度的散热，最后，在筒状本体的内筒体的内表面上设置凸起件，能够增加热量的接收面积，提高热量的散出速度，本发明实施例提供的散热装置应用在单晶硅生成过程中，能够在增加单晶硅生长的速度的同时，保证单晶硅的质量。

本发明实施例提供的热场包括上述所述的散热装置以及热屏，将热屏设置在散热装置外侧，热屏能够加快热场的热量的散出，此外散热装置能够对热场内的热量进行均匀的散热；热屏加散热装置的设置能够同时保证热场热量散出的效率及均匀性，进而能够在增加单晶硅生长的速度的同时，保证单晶硅的质量。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定都是本申请实施例所必须的。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。

以上所述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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种散热装置，其特征在于，所述散热装置包括：筒状本体；所述筒状本体包括：内筒体和套设在所述内筒体外部的外筒体；所述内筒体和所述外筒体围成用于装载冷却介质的第一空间；所述内筒体具有远离所述外筒体的内表面，所述内表面设置有至少一个凸起组件；每个所述凸起组件包括至少一个凸起件；

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述凸起件为空心结构；所述凸起件具有第二空间；所述第二空间与所述第一空间连通。

3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述内筒体的内表面设置有导热层；所述导热层用于将所述内筒体的热量导出或者向所述内筒体传递热量。

4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述导热层的材料的导热率高于不锈钢的导热率。

5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述内筒体在所述筒状本体的中心轴向上包括：至少一个直筒和至少一个渐变形筒；其中，一个所述直筒与一个所述渐变形筒相连接；所述渐变形筒位于所述直筒远离所述熔体液面的一侧，从所述筒状本体的远离熔体液面的一端到所述筒状本体朝向所述熔体液面的一端，所述渐变形筒到所述筒状本体的中心轴线的距离减小。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述凸起组件至少设置在所述内筒体靠近所述熔体液面处。

7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，同一个所述凸起组件内的凸起件在所述内筒体的内表面上相较于所述筒状本体的中心轴线均匀分布；一个所述凸起组件设置在所述直筒的内表面，和/或，一个所述凸起组件设置在所述渐变形筒的内表面。

8.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，所述凸起件包括与所述内表面相连接的第一凸起部，所述第一面位于所述第一凸起部，所述第一凸起部的截面形状为矩形。

9.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，所述凸起件还包括与第一凸起部相连接的第二凸起部；所述凸起件的截面形状为L形或T形。

10.一种热场，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的散热装置；还包括：热屏；所述热屏位于所述散热装置的外侧。