CN210636089U - 一种适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，包括制冷装置主体、进水管道和出水管道，进水管道与出水管道分别与制冷装置主体连接，便于冷却介质在制冷装置主体内循环流通，其中，制冷装置主体设有多个视线孔，多个视线孔沿着单晶炉盖至坩埚方向依次设置；以及，单晶炉盖设有观察孔，多个视线孔设于制冷装置主体与观察孔相对侧，便于观察单晶的生长。本实用新型的有益效果是具有多个视线孔，便于观察单晶的生长，在保证晶体结晶区温度维持在硅结晶点温度的前提下，加快晶体表面热量散失，增加晶体轴向温度梯度，促进单晶拉速提升。

Description

一种适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置

技术领域

本实用新型属于光伏技术领域，尤其是涉及一种适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置。

背景技术

为匹配组件电厂高功率产品要求，对晶体端单晶有了更大尺寸得要求。拉制11寸、12寸大尺寸单晶，由于直径更大，散热较常规小尺寸单晶更慢，导致单晶拉速偏低且散热速度慢单晶缓降温时间较长，影响单晶拉制有效工时，影响成本。

现有的水冷系统设计在单晶上方100-300mm处，为避免遮挡视线一般超强水冷均为上款下窄的锥形结构，水冷系统由于上边宽锥形结构离单晶较远，对单晶散热及提拉速的作用均有所减弱。

发明内容

鉴于上述问题，本实用新型要解决的问题是提供一种适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，适用于大尺寸单晶炉台制冷系统，在保证晶体结晶区温度维持硅结晶点温度前提下，加快晶体表面热量散失，增加晶体轴向温度梯度，促进单晶拉速提升。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，包括制冷装置主体、进水管道和出水管道，进水管道与出水管道分别与制冷装置主体连接，便于冷却介质在制冷装置主体内循环流通，其中，

制冷装置主体设有多个视线孔，多个视线孔沿着单晶炉盖至坩埚方向依次设置；以及，

单晶炉盖设有观察孔，多个视线孔设于制冷装置主体与观察孔相对侧，便于观察单晶的生长。

进一步的，沿着多个视线孔设置的方向，第一个视线孔的长度在观察孔的视线方向上的投影覆盖单晶生长的固液界面距观察孔最远的生长点，便于通过第一个视线孔观测单晶生长的固液界面距观察孔最远的生长点生长；以及

末端最后一个视线孔的长度在观察孔的视线方向上的投影覆盖单晶生长的固液界面距观察孔最近的生长点，便于通过末端最后一个视线孔观测单晶生长的固液界面距观察孔最近的生长点生长。

进一步的，沿着多个视线孔设置的方向，首个视线孔、单晶的固液界面距观察孔最远生长点与单晶炉盖的观察孔呈直线设置，便于观察单晶的固液界面距观察孔最远生长点的生长；以及

末个视线孔、单晶的固液界面距观察孔最近生长点与单晶炉盖的观察孔呈直线设置，便于观察单晶的固液界面距观察孔最近生长点的生长。

进一步的，制冷装置主体的垂直长度为800-1200mm。

进一步的，制冷装置主体为圆柱结构，制冷装置主体的内径大于单晶的直径。

进一步的，制冷装置主体的内径与单晶的直径之差为40-80mm。

进一步的，制冷装置主体为内部有空腔的水冷内导。

进一步的，制冷装置主体的末端与硅溶液的液面距离不大于70mm。

由于采用上述技术方案，具有垂直长度较长的制冷装置主体，在保证晶体结晶区温度维持在硅结晶点温度的前提下，加快晶体表面热量散失，增加晶体轴向温度梯度，促进单晶拉速提升；同时，具有视线孔，通过该视线孔，操作者可以时时观察单晶结晶区固液界面处晶体生长情况，不会遮挡视线，保证单晶炉内较大区域的制冷空间，加速单晶表面热量散失。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例的结构示意图。

图中：

1、进水管道2、制冷装置主体3、观察孔视线

4、视线孔5、出水管道

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1示出了本实用新型一实施例的结构示意图，具体示出了本实施例的结构，本实施例涉及一种适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，应用于直拉单晶过程中对单晶进行热传导，将单晶表面的热量带走，促进单晶表面热量散失，该适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置的制冷装置为直筒结构，其内直径略大于单晶直径，保证单晶正常通过，且尽量靠近单晶，加快单晶的散热；同时制冷装置主体具有多个视线孔，提升制冷装置的整体的垂直长度，既避免直壁遮挡观测视线，又可保证单晶炉内较大区域的制冷空间，加速单晶表面热量的散失，提高直拉单晶的拉速。

直拉单晶过程中，提高拉速的原理为在保证晶体结晶区温度维持硅结晶点温度前提下，大的晶体轴向温度梯度即单晶表面温度越低越有利于单晶拉速提升，也就是，制冷装置靠近单晶，提高制冷装置与单晶表面热交换，加速单晶表面热量散失。

在直拉单晶过程中单晶的散热原理为：单晶在单晶炉内需经过散热降温后才能取出单晶炉外，如果直接提出单晶炉外，由于炉内外极大的温差，会使单晶内部产生较多的应力，导致位错及裂纹的产生，影响单晶品质，因此需在单晶炉内设置制冷装置，与单晶表面进行热交换，保证单晶结晶区上部区域在偏低环境中，利于单晶拉直过程中更加充分均匀散热。

一种适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，如图1所示，包括进水管道1、出水管道5和制冷装置主体2，进水管道1和出水管道5分别与制冷装置主体2连接，使得冷却介质由进水管道1进入制冷装置主体2内，并在制冷装置主体2内循环流动，从出水管道5排出，在此流动过程中，将单晶表面的热量带走，实现单晶的表面的热量散失，进行降温，其中，

制冷装置主体22设有多个视线孔4，多个视线孔4沿着单晶炉盖至坩埚方向依次设置，对单晶生长进行观察，制冷装置主体2的温度低于单晶表面的温度，制冷装置主体2与单晶进行热传导，制冷装置主体2能够将单晶表面的热量带走，加速单晶表面的热量散失；

以及，单晶炉盖上设有观察孔，多个视线孔4设于制冷装置主体2与单晶炉盖观察孔相对侧，便于通过观察孔和视线孔对单晶生长进行观察，保证单晶的质量。

视线孔4的设置，便于观察者通过观察窗和视线孔4对拉制单晶的固液界面晶体生长状况进行观察，不会对观察者的视线进行阻挡；此外，多个视线孔4沿着单晶炉盖至坩埚的方向依次设置，使得制冷装置主体2的长度与单晶炉盖与坩埚之间的距离相适应，能够对单晶位于单晶炉主室内的坩埚上方的空间内的部分进行散热，热传导面积大，加速单晶表面热量的散失。

具体地，进水管道1的一端与出水管道5的一端均与制冷装置主体2连通，进水管道1的另一端与出水管道5的另一端分别与单晶炉盖固定安装，且位于单晶的两侧，进水管道1的该端延伸出单晶炉盖，与外部的进水管连接，出水管道5的该端延伸出单晶炉盖，与外部的出水管连接，且进水管道1的一端和出水管道5的一端分别与制冷装置主体2连接，同时进水管道1与出水管道5分别与制冷装置主体连通，便于冷却介质从进水管道1进入制冷装置主体2内部，并在制冷装置主体2循环后，从出水管道5流出，在冷却介质循环的过程中，与单晶进行热传导，将单晶表面的热量携带走，加速单晶表面的热量的散失。

该制冷装置主体2设有多个视线孔4，多个视线孔4沿着单晶炉盖至坩埚的方向依次设置，可以是等间距设置，也可以是非等间距设置，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求，为便于描述，设定：位于单晶炉盖的一端为首端，位于坩埚的一端为末端。制冷装置主体2的首端与进水管道1和出水管道5连接，进行冷却介质的输入和排出。多个视线孔4沿着制冷装置主体2的首端至末端依次设置，且多个视线孔4设于制冷装置主体2与单晶炉盖观察孔的相对侧上，便于通过观察孔和视线孔4观察单晶的生长状况，该视线孔的数量为多个，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。

优选的，多个视线孔4位于同一直线上，便于对单晶生长进行观察。

在单晶炉盖设有观察孔，便于操作者通过该观察孔和视线孔4对直拉单晶时的固液界面单晶生长状况进行观测，保证单晶的质量；

沿着多个视线孔4设置的方向，制冷装置主体2的首端的第一个视线孔4的长度在观察孔的视线方向上的投影覆盖单晶生长的固液界面相距观察孔最远的生长点，便于通过第一个视线孔4观测生长点晶体生长状况，操作者通过观察孔与第一个视线孔4观察直拉单晶时固液界面的晶体生长状况，且能够观察该固液界面的距离观察孔距离最远的生长点单晶生长状况，保证单晶的质量；

以及，制冷装置主体的末端的最后一个视线孔4的长度在观察孔的视线方向上的投影覆盖单晶生长的固液界面相距观察孔最近的生长点，便于通过末端最后一个视线孔4观测生长点晶体生长状况，操作者可以通过观察孔和末端最后一个视线孔4对直拉单晶时固液界面的单晶生长状况进行观测，且能够对单晶固液界面距离观察孔最近的生长点晶体生长状况进行观测，保证单晶生长质量，保证直拉单晶的顺利进行。这里，单晶固液界面距离观察孔的最远生长点与最近生长点位于单晶的固液界面的同一直径上的两端。

也就是，沿着多个视线孔4设置的方向，首个视线孔4、单晶的固液界面距离观察孔最远的生长点与单晶炉盖的观察孔呈直线设置，也就是，沿着多个视线孔4设置的方向，首个视线孔4、单晶的固液界面距离观察孔最远的生长点与观察孔呈直线设置，便于操作者通过观察孔和首个视线孔4观察单晶固液界面处的晶体生长状况，能够对整个固液界面的晶体的生长状况进行观测，保证直拉单晶的顺利进行，保证单晶的质量。

以及，末个视线孔4、单晶的固液界面距离观察孔最近的生长点与单晶炉盖的观察孔呈直线设置，也就是，末个视线孔4、观察孔和单晶的固液界面距离观察孔的最近的生长点的晶体生长状况，便于操作者通过观察孔和末个视线孔4观察单晶固液界面处的晶体生长状况，能够对整个固液界面的晶体的生长状况进行观测，保证直拉单晶的顺利进行，保证单晶的质量。

多个视线孔4沿着单晶炉盖至坩埚方向上一侧设置，且视线孔4的形状可以是圆形，或者是方形，或者是其他形状，根据实际需求进行选择，这里不做具有要求。

该制冷装置主体2的垂直长度为800-1200mm，制冷装置主体2的末端与硅溶液的液面距离不大于70mm，制冷装置主体2的垂直长度根据实际需求进行选择，能够容纳位于单晶炉主室内的单晶，对单晶进行热传导，将单晶表面的热量传导出去，进行热量散失。

该制冷装置主体2为圆柱形，也就是，该制冷装置主体2为直壁桶状结构，且制冷装置主体2的内径大于单晶的直径，制冷装置主体2的内径与单晶的直径之差为40-80mm，使得制冷装置主体2尽量靠近单晶表面，保证单晶顺利通过制冷装置，且能够快速与单晶表面进行热传导，加快单晶表面热量散失。

上述的制冷装置主体2为水冷内导，为内部有空腔的环状腔体结构，且在水冷内导的上端具有进水口与出水口，便于冷却介质的进入和排出，冷却介质进入出水管道5，并从出水管道5流出，实现冷却介质在制冷装置主体2内部循环流动，冷却介质在流动的过程中与单晶表面进行热交换，带走单晶表面的热量，加速单晶表面热量的散失。

上述的冷却介质可以是水，或者是其他溶剂，或者是其他冷却介质，优选为水，成本低，便于使用，不会对直拉单晶过程中引入其他杂质。

在本实施例中，视线孔4的数量优选为三个，沿着单晶炉盖至坩埚的方向垂直设置，制冷装置主体2上端的进水口与进水管道1连接，上端的出水口与出水管道连接，第一个视线孔4、观察孔和单晶的固液界面处最远点的单晶生长点呈直线设置，便于通过观察孔和第一个视线孔4观察最远的生长点的单晶的生长状况，保证单晶的生长质量；第三个视线孔4、观察孔和单晶的固液界面最近点的生长点呈直线设置，便于通过观察孔和第三个视线孔4观察最近的生长点的单晶的生长状况，保证单晶的生长质量，通过冷却水通过进水管道、制冷装置主体和出水管道的连通，实现冷却水的循环流通，在冷却水流动的过程中，与单晶表面通过对流辐射，将单晶表面的热量带走，与单晶表面进行热交换，加快单晶表面热量的散失。

该制冷装置主体2的垂直长度为1000mm，且制冷装置主体2的内径大于单晶的直径，且制冷装置主体2的内径与单晶直径的差值为60mm，便于单晶的顺利通过，同时，制冷装置主体2的底端与坩埚内硅溶液的距离为60mm，使得单晶炉内具有较大区域为制冷空间，制冷装置靠近单晶，加快单晶的表面热量散失。

由于采用上述技术方案，具有垂直长度较长的制冷装置主体，在保证晶体结晶区温度维持在硅结晶点温度的前提下，加快晶体表面热量散失，增加晶体轴向温度梯度，促进单晶拉速提升；同时，具有视线孔，通过该视线孔，操作者可以时时观察单晶结晶区固液界面处晶体生长情况，不会遮挡视线，保证单晶炉内较大区域的制冷空间，加速单晶表面热量散失。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，其特征在于：包括制冷装置主体、进水管道和出水管道，所述进水管道与所述出水管道分别与所述制冷装置主体连接，便于冷却介质在所述制冷装置主体内循环流通，其中，

所述制冷装置主体设有多个视线孔，所述多个视线孔沿着单晶炉盖至坩埚方向依次设置；以及，

所述单晶炉盖设有观察孔，所述多个视线孔设于所述制冷装置主体与所述观察孔相对侧，便于观察单晶的生长。

2.根据权利要求1所述的适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，其特征在于：

沿着所述多个视线孔设置的方向，第一个所述视线孔的长度在所述观察孔的视线方向上的投影覆盖所述单晶生长的固液界面距所述观察孔最远的生长点，便于通过第一个所述视线孔观测所述单晶生长的固液界面距所述观察孔最远的生长点生长；以及

末端最后一个视线孔的长度在所述观察孔的视线方向上的投影覆盖所述单晶生长的固液界面距所述观察孔最近的生长点，便于通过所述末端最后一个视线孔观测所述单晶生长的固液界面距所述观察孔最近的生长点生长。

3.根据权利要求2所述的适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，其特征在于：沿着所述多个视线孔设置的方向，首个所述视线孔、所述单晶的固液界面距所述观察孔最远生长点与所述单晶炉盖的观察孔呈直线设置，便于观察单晶的固液界面距所述观察孔最远生长点的生长；以及

末个所述视线孔、所述单晶的固液界面距所述观察孔最近生长点与所述单晶炉盖的观察孔呈直线设置，便于观察单晶的固液界面距所述观察孔最近生长点的生长。

4.根据权利要求1-3任一项所述的适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，其特征在于：所述制冷装置主体的垂直长度为800-1200mm。

5.根据权利要求4所述的适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，其特征在于：所述制冷装置主体为圆柱结构，所述制冷装置主体的内径大于所述单晶的直径。

6.根据权利要求5所述的适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，其特征在于：所述制冷装置主体的内径与所述单晶的直径之差为40-80mm。

7.根据权利要求5或6所述的适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，其特征在于：所述制冷装置主体为内部有空腔的水冷内导。

8.根据权利要求7所述的适用于大尺寸单晶提拉速及散热的装置，其特征在于：所述制冷装置主体的末端与硅溶液的液面距离不大于70mm。

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