CN204849114U - 一种用于单晶硅生长的二次加料器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于单晶硅生长的二次加料器，包括筒体、上部定位保持架、拉杆以及锥台，当二次加料器进行加料时，作用拉杆带动锥台向下移动，锥台与筒体之间形成空隙可进行加料。本实用新型的二次加料器可以安全可靠的实现单晶炉的二次投料，加料器结构简单、方便制造、成本低廉，加料器的运行更加安全，可避免对单晶炉造成安全隐患，还可以使原料投放更集中，有效避免了二次加料过程中原料及熔硅的飞溅，而且还能避免现有加料器易产生的二次金属污染问题。将本实用新型的二次加料器应用于单晶硅生产中，可提高产量、降低能耗、提高产品品质。

Description

一种用于单晶硅生长的二次加料器

技术领域

本实用新型涉及单晶硅生产装置领域，具体涉及一种用于单晶硅生长的二次加料器。

背景技术

目前，太阳能级单晶硅的生产普遍采用直拉单晶炉，基本的生产工艺流程为：装料→化料→稳定→引晶→放肩→转肩→等径生长→收尾→停炉冷却→取棒、清炉。生产中所用原料为块状多晶硅，一次性投入单晶炉内的石英坩埚中。

多晶硅料在装入炉内时是固体状态，堆叠在石英坩埚中，硅料之间存在很多空隙，而且硅料经过加热熔化成液体后，由于固、液体的密度不一样，最终液态的硅料只有固体状态体积的一半左右，因此，待硅料熔化完后石英坩埚内尚有大量空间未用，降低了坩埚利用率，导致产量减少，同时增加了生产成本。

为了解决直拉单晶硅生产中首次投料量不足的缺陷，并最大程度地提高坩埚利用率、提高单炉产量，通常采用二次加料方法，即在首次化料后完成后，利用二次加料装置，再次向石英坩埚内装入多晶原料，以提高产能、降低能耗。因此，开发高效、实用的二次再加料器具有重要的经济意义。

目前，已有多种适用于不同类型复投料的加料器被开发并应用于实际生产中。其中最常见的二次加料装置有两种，第一种是采用全石英结构，其耐高温性能较好，操作时下料口可以最大程度地接近熔硅表面，从而避免复投硅料及熔硅飞溅，但全石英结构制造成本偏高、不易加工，且石英易碎，操作稳定性差。第二种则采用不锈钢为结构材料，底部由三片至六片不锈钢叶片及重锤的组合进行封底，叶片与料筒采用合页连接，但此种装置结构较为复杂，实际应用中底部的合页结构容易被高温软化变形甚至掉落，使用性能不够稳定，并且还可能将Fe等金属杂质带入单晶炉内，最终会导致单晶硅棒少子寿命降低。

实用新型内容

为克服现有单晶硅生产领域的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于单晶硅生长的二次加料器，其包括：

筒体，用于容纳待加料的多晶硅原料；

上部定位保持架，设置于所述筒体的顶部，其中心设置有通孔；

拉杆，设置于所述筒体内部并穿出所述通孔，能够沿所述筒体上下移动；以及

锥台，设置于所述筒体下部用于封堵所述筒体，其由石英上锥台与钼基底下锥台构成，并与所述拉杆下端固定连接；

其中，当所述二次加料器进行加料时，作用所述拉杆带动所述锥台向下移动，所述锥台与所述筒体之间形成空隙进行加料。

本实用新型所述的二次加料器中，所述拉杆上设置有用于限制所述拉杆向下移动的拉杆限位件，其高度高于所述上部定位保持架。

本实用新型所述的二次加料器中，所述拉杆限位件通过调节螺丝固定于所述拉杆之上，通过所述调节螺丝调节所述拉杆限位件的高度。

本实用新型所述的二次加料器中，所述拉杆上还设置有用于使拉杆限位固定于所述上部定位保持架上的承重限位件。

本实用新型所述的二次加料器中，所述筒体内还设置有能够在所述筒体内上下滑动的中心定位保持架，所述拉杆上还设置有用于将所述中心定位保持架限位固定于所述拉杆之上的中心限位件。

本实用新型所述的二次加料器中，所述筒体由加料外筒及加料内筒构成。

本实用新型所述的二次加料器中，所述锥台为圆锥形，锥角小于90°。

本实用新型所述的二次加料器中，所述石英上锥台与所述钼基底下锥台都为圆锥形，所述钼基底下锥台的锥角小于100°，内嵌于所述石英上锥台的底部，且所述钼基底下锥台的下底面与所述石英上锥台的下底面齐平。

本实用新型所述的二次加料器中，所述石英上锥台为圆锥形，所述钼基底下锥台为设置于所述石英上锥台下部的圆台形。

本实用新型所述的二次加料器中，所述拉杆顶端还设置有用于与外部控制结构相连接的夹头。

本实用新型所述的二次加料器中，所述上部定位保持架及所述加料外筒的材质为不锈钢或金属钼。

本实用新型所述的二次加料器中，所述加料内筒、中心定位保持架的材质为石英。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的二次加料器可以安全可靠的实现单晶炉的二次投料，加料器结构简单、方便制造、成本低廉，通过限位件的设置，可以使加料器的运行更加安全，避免对单晶炉造成安全隐患，加料器关键部件采用高纯度的石英及钼材质制成，保证加料器能够更接近熔硅表面，可以使原料投放更集中，有效避免了二次加料过程中原料及熔硅的飞溅，而且还能避免现有加料器易产生的二次金属污染问题，从而可生产出更纯净的单晶硅。将本实用新型的二次加料器应用于单晶硅生产中，可提高产量、降低能耗、提高产品品质。

附图说明

图1为本实用新型的二次加料器的结构示意图；

图2为本实用新型的二次加料器的中心定位保持架的俯视图；

图3为本实用新型的二次加料器的加料外筒的俯视图；

图4为本实用新型的二次加料器的加料内筒的俯视图；

图5为本实用新型的二次加料器的另一种结构锥台的结构示意图；

图6为本实用新型的二次加料器的上部定位保持架(保持杆为三个)的俯视图；

图7为本实用新型的二次加料器的上部定位保持架(保持杆为四个)的俯视图；

图8-图11依次为本实用新型的二次加料器在装填、加料过程中的过程示意图；

其中，附图标记说明如下：1、筒体；11、加料外筒；12、加料内筒；2、上部定位保持架；21、通孔；22、边沿通孔；23、保持杆；3、拉杆；31、拉杆限位件；32、承重限位件；33、中心限位件；34、夹头；4、锥台；41、石英上锥台；42、钼基底下锥台；5、中心定位保持架；51、中心通孔；52、保持杆；6、多晶硅原料。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将进一步描述本实用新型的示例性实施例的技术方案。

本实用新型提供了一种用于单晶硅生长的二次加料器，如图1所示，其包括筒体1、上部定位保持架2、拉杆3以及锥台4，其中，筒体1为二次加料器的主体，用于容纳待加料的多晶硅原料。上部定位保持架2设置于筒体1的顶部，其中心设置有通孔21，可使拉杆3穿过，拉杆3设置于筒体1的内部并穿出上部定位保持架2的通孔21，拉杆3可沿筒体1上下移动。锥台4由石英上锥台41与钼基底下锥台42构成，锥台4设置于筒体1的下部，未加料时，锥台4可封堵筒体1的底部，以便容纳多晶硅原料，锥台4还与拉杆3的下端固定连接，并可随拉杆3上下移动，当二次加料器进行加料时，拉动拉杆3带动锥台4向下移动，锥台4与筒体1之间形成空隙由此进行加料。

在根据本实用新型的二次加料器的一个实施方式中，如图1所示，拉杆3上设置有拉杆限位件31，拉杆限位件31的高度高于上部定位保持架2，当拉动拉杆3向下移动时，由于拉杆限位件31的作用，可以防止拉杆3与锥台4过度下落落入单晶炉。通过设置拉杆限位件31，即使拉杆3与外部控制机构发生脱离，也能避免拉杆3和锥台4对单晶炉造成损坏或污染。在一个优选的实施方式中，拉杆限位件31通过调节螺丝固定于拉杆3之上，通过调节螺丝可以调节拉杆限位件31在拉杆3上的高度，进而可以实现二次加料器底部加料时的开度调节。

在根据本实用新型的二次加料器的一个实施方式中，如图1所示，拉杆3上设置有承重限位件32，其可以为钼螺丝或其它卡合部件，通过承重限位件32可以使拉杆3固定于上部定位保持架2上，从而可以使上部定位保持架2承载锥台4以及多晶硅原料的重量，当将装满多晶硅原料的二次加料器提起，可以有效避免筒体1底部石英锥台4因受力过大而造成损坏。

在根据本实用新型的二次加料器的一个实施方式中，如图1、2所示，筒体1内还设置有可以在筒体1内上下滑动的中心定位保持架5，其设置有中心通孔51，可使拉杆3穿过，拉杆3上设置有中心限位件33，用于将中心定位保持架5限位固定于拉杆3之上，通过调节中心限位件33可以调节中心定位保持架5在筒体1内的位置。在一个优选的实施方式中，中心限位件33可以为钼螺丝。

在根据本实用新型的二次加料器的一个实施方式中，如图1、3、4所示，筒体1由加料外筒11及加料内筒12构成，加料外筒11套于加料内筒12外形成筒体1的结构。

在根据本实用新型的二次加料器的一个实施方式中，如图1所示，锥台4整体为圆锥形，顶部的锥角小于90°。在一个优选的实施方式中，拉杆3的下端加工有螺纹，石英上锥台41与钼基底下锥台42的中心加工有通孔，拉杆3下端穿过石英上锥台41与钼基底下锥台42的中心通孔，通过用钼螺母锁紧，从而使石英上锥台41与钼基底下锥台42与拉杆3紧固连接。

在根据本实用新型的二次加料器的一个实施方式中，如图1所示，石英上锥台41与钼基底下锥台42都为圆锥形，钼基底下锥台42的锥角小于100°，内嵌于石英上锥台41的底部，且钼基底下锥台42的下底面与石英上锥台41的下底面齐平。

在根据本实用新型的二次加料器的一个实施方式中，如图5所示，石英上锥台41为圆锥形，钼基底下锥台42为设置于石英上锥台41下部的圆台形。钼基底下锥台42的上台面大小与石英上锥台41的下底面配合，此时的钼基底下锥台42的侧面与筒体1底部的内边沿紧密接触，从而进一步降低了石英上锥台41侧面与筒体1底部的内边沿紧密接触时发生损坏的风险。

在根据本实用新型的二次加料器的一个实施方式中，如图1所示，拉杆3顶端还设置有夹头34，用于与外部控制结构相连接。

在根据本实用新型的二次加料器的一个实施方式中，如图1、6、7所示，上部定位保持架2边沿设置有多个、例如为3-5个的边沿通孔22，通过钼螺丝可将上部定位保持架2与加料外筒11进行固定。上部定位保持架2由中心的通孔21向边沿延伸有多个、例如为3-5个的保持杆23，保持杆之间、保持杆与边沿之间为空心。

在根据本实用新型的二次加料器的一个实施方式中，如图1、2所示，中心定位保持架5由中心通孔51向边沿延伸有多个、例如为3-5个的保持杆52，保持杆之间、保持杆与边沿之间为空心。

在根据本实用新型的二次加料器的一个实施方式中，上部定位保持架2、所述加料外筒11的材质可以为不锈钢或金属钼；加料内筒12、中心定位保持架5的材质为高纯度的石英。

本实用新型的二次加料器可以安全可靠的实现单晶炉的二次投料，加料器结构简单、方便制造、成本低廉，将本实用新型的二次加料器应用于单晶硅生产中，可提高产量、降低能耗、提高产品品质。

实施例

依次如图8-11所示，使用本实用新型的二次加料器时，首先将二次加料器加料内筒12装入加料外筒11中，拉杆3下端穿过石英上锥台41、钼基底下锥台42的中心孔，通过用钼螺母锁紧，石英上锥台41、钼基底下锥台42与拉杆3紧固连接，然后装入多晶硅原料6至图8所示的位置。

然后将中心定位保持架5穿过拉杆3装入加料内筒12内，通过中心限位件33实现锁紧、限位，如图9所示。

接着继续装入多晶硅原料6至接近筒体1上口位置，然后将承重限位件32、上部定位保持架2、拉杆限位件31依次穿过拉杆3，利用钼螺丝通过通孔22将上部定位保持架2与加料外筒11锁紧，调节好承重限位件32与拉杆限位件31的位置，最后将夹头34装在拉杆3的上端头，如图10所示，完成装料过程。

加料时将二次加料器从单晶炉上端的加料口进入，在下降过程中，将加料外筒11的上沿卡在加料口上，石英上锥台41、钼基底下锥台42在拉杆3的作用下继续下降，此时多晶硅原料6从加料内筒12内滑出落入石英坩埚内，如图11所示，完成二次投料操作。

虽然为了说明本实用新型，已经公开了本实用新型的优选实施方案，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离权利要求书所限定的本实用新型构思和范围的情况下，可以对本实用新型做出各种修改、添加和替换。

Claims (10)

1.一种用于单晶硅生长的二次加料器，其特征在于，包括：

筒体(1)，用于容纳待加料的多晶硅原料；

上部定位保持架(2)，设置于所述筒体(1)的顶部，其中心设置有通孔(21)；

拉杆(3)，设置于所述筒体(1)内部并穿出所述通孔(21)，能够沿所述筒体(1)上下移动；以及

锥台(4)，设置于所述筒体(1)下部用于封堵所述筒体(1)，其由石英上锥台(41)与钼基底下锥台(42)构成，并与所述拉杆(3)下端固定连接；

其中，当所述二次加料器进行加料时，作用所述拉杆(3)带动所述锥台(4)向下移动，所述锥台(4)与所述筒体(1)之间形成空隙进行加料。

2.根据权利要求1所述的二次加料器，其特征在于，所述拉杆(3)上设置有用于限制所述拉杆(3)向下移动的拉杆限位件(31)，其高度高于所述上部定位保持架(2)。

3.根据权利要求2所述的二次加料器，其特征在于，所述拉杆限位件(31)通过调节螺丝固定于所述拉杆(3)之上，通过所述调节螺丝调节所述拉杆限位件(31)的高度。

4.根据权利要求1所述的二次加料器，其特征在于，所述拉杆(3)上还设置有用于使拉杆(3)限位固定于所述上部定位保持架(2)上的承重限位件(32)。

5.根据权利要求1所述的二次加料器，其特征在于，所述筒体(1)内还设置有能够在所述筒体(1)内上下滑动的中心定位保持架(5)，所述拉杆(3)上还设置有用于将所述中心定位保持架(5)限位固定于所述拉杆(3)之上的中心限位件(33)。

6.根据权利要求1所述的二次加料器，其特征在于，所述筒体(1)由加料外筒(11)及加料内筒(12)构成。

7.根据权利要求1所述的二次加料器，其特征在于，所述石英上锥台(41)与所述钼基底下锥台(42)都为圆锥形，所述钼基底下锥台(42)的锥角小于100°，内嵌于所述石英上锥台(41)的底部，且所述钼基底下锥台(42)的下底面与所述石英上锥台(41)的下底面齐平。

8.根据权利要求1所述的二次加料器，其特征在于，所述石英上锥台(41)为圆锥形，所述钼基底下锥台(42)为设置于所述石英上锥台(41)下部的圆台形。

9.根据权利要求1-8任一项所述的二次加料器，其特征在于，所述上部定位保持架(2)及所述加料外筒(11)的材质为不锈钢或金属钼。

10.根据权利要求1-8任一项所述的二次加料器，其特征在于，所述加料内筒(12)、中心定位保持架(5)的材质为石英。