CN201089803Y - 一种应用于单晶炉的加料管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种应用于单晶炉的加料管,包括石英管、连杆、石英锥,石英管竖向置放于石英锥之上,石英管和石英锥围构成硅料盛放区,连杆伸入石英管内并与石英锥相连,连杆由外力驱动而带动石英锥作升降运动,从而带动石英管作升降运动。本实用新型的加料管是在原有单晶炉的基础上增设的,利用该加料管可充分利用石英坩埚的容量,单个石英坩埚装料量从50kg增加到80~120kg。与现有技术相比,拉等量单晶,可减少石英坩埚的数量,大幅降低成本;并且,还可节约大量拉晶时间(减少一炉生长完毕后的降温冷却、拆装炉等工序),生产效率显著提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用于单晶炉的加料管。
背景技术
单晶炉是生产太阳能电池所需单晶硅的拉晶装置。在惰性气体环境下,石英坩埚内填充硅原料,后加热至高温使硅料溶解,从受到温度控制的熔硅液上方降下单晶的籽晶,通过一边旋转籽晶一边向上提拉的方式来制造单晶。目前,拉晶都采用一次加料方式,即在熔料前一次性地往石英坩埚内加满硅料。但,由于硅料供应紧张,许多公司大量采用回收料,而在回收料中含有各种形状的硅原料,如块状、片状、粉状,由于形状不一,在石英坩埚内所盛放硅料间的空隙大,从而不能充分利用石英坩埚的有限空间。此外,为了节能而采用导流筒设计的热场,石英坩埚上方还须留有空间。因此,基于上述两原因,在石英坩埚内盛放的硅料量少,使硅原料熔化后的石英坩埚内留有较大空间,石英坩埚未被充分利用。这样,单只石英坩埚拉出的单晶量少,而石英坩埚使用一次后即报废,其在单晶生产成本中占相当大的比例,造成生产成本高且生产效率低的现象。因此,亟需设计一种对单晶炉可多次加料的装置来克服上述缺陷。
发明内容
本实用新型公开了一种应用于单晶炉的加料管,解决了目前单晶炉拉晶成本高、生产效率低的技术问题。
本实用新型所采用的技术方案:一种应用于单晶炉的加料管,包括石英管、连杆、石英锥,石英管竖向置放于石英锥之上,石英管和石英锥围构成硅料盛放区,连杆伸入石英管内并与石英锥相连,连杆由外力驱动而带动石英锥作升降运动,从而带动石英管作升降运动。
上述的加料管,石英管的外壁固定由石英材料制成的抱环,石英管降至预定放硅料位置时,抱环被单晶炉内的挡圈阻挡,石英锥脱离石英管口,两者间产生间隙,盛装于石英管内的硅料通过该间隙漏放入石英坩埚。
本实用新型的加料管是在原有单晶炉的基础上增设的,利用该加料管可充分利用石英坩埚的容量,单个石英坩埚装料量从50kg增加到80~120kg。与现有技术相比,拉等量单晶,可减少石英坩埚的数量,大幅降低成本;并且,还可节约大量拉晶时间(减少一炉生长完毕后的降温冷却、拆装炉等工序),生产效率显著提高。
本实用新型的加料管根据石英坩埚的容量,初次盛料后可多次加料,以充分利用石英坩埚。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细说明。
如图1所示,石英管5竖向置放于石英锥6之上,石英锥6的直径大于石英管5的内径,石英管5与石英锥6围构成硅料盛放区。连杆1伸入石英管5内,下端与石英锥6固定相连,连杆1由外力驱动而上下运动,从而带动石英锥6作升降运动。石英管5外壁固定抱环2,抱环2由石英材料制成,单晶炉内固设挡圈3,挡圈3为不锈钢环,挡圈3的内径大于石英管5、石英锥6的外径,小于抱环2外径,从而可使石英管5及石英锥6通过,而阻挡住抱环5。由于再次加料过程在1000多度高温下进行,因此,加料管的关健部位均采用高纯石英材料,连杆和单晶炉内的不锈钢环选用耐高温不锈钢材料,连杆与石英锥连接处要用耐高温钼材料,防止受到高温辐射而熔化。石英管长度根据单晶炉的特点和单晶生长的热系统来确定,投料时石英管底部要略低于导流筒下口,避免投料时硅料碰到导流筒,沾污硅料。
在石英管5中填充硅料4,由于石英管5内径小于石英锥6,因此,硅料不会漏出。单晶炉装有吊装装置,吊装装置的钢丝绳与连杆1相连,通过连杆1将装好硅料的加料管吊装在单晶炉付室内。当石英坩埚中的硅料熔化后,打开隔离阀,后把加料管降入主室,由于在单晶炉特定部位焊有不锈钢环3,其能通过石英管5和石英锥6,但可阻挡住焊在石英管外壁的抱环2,因此,在石英管5底部到达预定下料位置时,抱环2就被不锈钢环3阻挡住,从而使石英管5不能继续下降,而石英锥6还可继续下降,石英管5与石英锥6间产生间隙,硅料通过该间隙漏放入石英坩埚中。当硅料漏放完之后,通过外力驱动连杆1向上运动,将石英锥6提起,由于石英锥6外径略大于石英管5内径,石英锥6顶住上方的石英管5,石英锥6与石英管5被一同提出主炉室,便完成加料过程。
采用本实用新型加料管产生的经济效益估算:原来一炉单晶装50kg硅料,拉一根单晶需48小时(含降温冷却、拆装炉8小时),一个月拉24×30÷48=15炉,投料15×50=750kg,生产单晶约750×70%=525kg。使用本加料管后,一炉单晶装80kg硅料,拉一根单晶需60小时(含降温冷却、拆装炉8小时),一个月拉24×30÷60=12炉,投料12×80=960kg,生产单晶约960×70%=672kg。每月增产单晶147kg,产值增加了147×2500=367500元,而石英坩埚少用15-12=3个,节约成本3×2000=6000元,冷却降温(不但耗时,也耗电和氩气)、装拆炉工序少做3次,极大地提高了生产效率。以178台单晶炉的80%开台率计算,每年可多增单晶产量178×80%×12×147=251193.6kg,约250吨,多增产值为251193.6×2500=627984000元,约6.2亿元;节约石英坩埚成本178×80%×12×6000=10252800元,约1000万元。以上只计算到加料80kg,若在拉出一根单晶后,再次加料拉第二根单晶,每炉可加料至120kg,增加产值更为可观,节约成本更加显著。
Claims (2)
1.一种应用于单晶炉的加料管,其特征在于:包括石英管、连杆、石英锥,石英管竖向置放于石英锥之上,连杆伸入石英管内并与石英锥相连,连杆由外力驱动而带动石英锥作升降运动。
2.根据权利要求1所述的加料管,其特征在于:石英管外壁固定设置由石英材料制成的抱环,抱环被单晶炉内设置的挡圈阻挡时,石英锥脱离石英管口,产生间隙。
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