CN215404652U - 能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置，属于单晶硅生产技术领域。在搅拌器的下端设置螺旋桨叶，且螺旋桨叶的叶宽为坩埚半径的1/3～1/2，化料结束后，将搅拌器安装在所述重锤上，并使得所述螺旋桨叶伸入所述坩埚内进行搅拌，以降低单晶硅晶棒的头部氧含量。搅拌过程中，在所述螺旋桨叶的作用下，使得硅熔汤向中部汇集，形成中间略高、坩埚内壁处略低的液面，一方面降低安全风险，防止硅熔汤挂壁或溢出，另一方面，有利于进一步降低硅熔汤中的氧含量。

Description

能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置

技术领域

本实用新型属于单晶硅生产技术领域，具体涉及一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置。

背景技术

直拉法硅单晶生长过程中，晶棒头部的氧含量往往偏高，影响晶体硅和器件的性能，降低硅太阳能电池的光电转化效率。现有技术中，降低晶棒头部氧含量的主要方式包括调节晶转和/或埚转、调节炉压、调节氩气流量、改变导流筒尺寸等。

然而，在生产8吋以上的大直径单晶硅晶棒时，导流筒尺寸一经设计定型，不易轻易做出调整。而通过调节晶转和/或埚转、调节炉压、调节氩气流量等方式仅能一定程度降低晶棒头部氧含量（例如，生产8吋单晶硅晶棒时，氧含量最优能达到20ppma左右），但达到瓶颈后，晶棒头部氧含量难以通过改变上述条件进一步降低。

现有技术中，专利号为201610727739.1的中国发明专利公开了一种用于MCZ法拉制单晶硅的降氧工艺和装置，表明生产小直径（4吋）单晶硅晶棒时，在化料完成后，通过搅拌的方式，能够有效地降低溶硅中的氧含量，降低单晶硅头部氧含量。然而，由于其搅拌过程中，硅熔汤被离心力甩到坩埚的内壁上，存在安全风险。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置，以解决现有技术中存在硅熔汤搅拌时，具有安全风险的技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置，包括单晶炉炉体、设置在所述单晶炉炉体上的籽晶提升旋转机构及设置在所述单晶炉炉体内的坩埚，所述籽晶提升旋转机构包括重锤及驱动所述重锤转动的旋转驱动组件，其特征在于，还包括搅拌器，所述搅拌器能够与所述重锤可拆卸连接，且所述搅拌器端部能够伸入所述坩埚内部，所述搅拌器能够伸入所述坩埚内部的部分设置有螺旋桨叶，所述螺旋桨叶的叶展为坩埚半径的1/3～1/2。

优选地，所述搅拌器包括连接轴，所述连接轴的一端设置有连接螺纹，所述连接螺纹能够螺接于所述重锤的下端。

优选地，所述螺旋桨叶采用高纯石英材质制成。

优选地，所述连接轴上设置有卡槽。

优选地，所述螺旋桨叶的高度为坩埚高度的1/3～1/2。

由上述技术方案可知，本实用新型提供了一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置，其有益效果是：在搅拌器的下端设置螺旋桨叶，且螺旋桨叶的叶宽为坩埚半径的1/3～1/2，化料结束后，将搅拌器安装在所述重锤上，并使得所述螺旋桨叶伸入所述坩埚内进行搅拌，以降低单晶硅晶棒的头部氧含量。搅拌过程中，在所述螺旋桨叶的作用下，使得硅熔汤向中部汇集，形成中间略高、坩埚内壁处略低的液面，一方面降低安全风险，防止硅熔汤挂壁或溢出，另一方面，有利于进一步降低硅熔汤中的氧含量。

附图说明

图1是能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置的结构示意图。

图2是搅拌器的结构示意图。

图中：能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置10、坩埚100、重锤200、搅拌器300、连接轴310、连接螺纹311、螺旋桨叶320。

具体实施方式

以下结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。

请参看图1与图2，一具体实施方式中，一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置10，包括单晶炉炉体、设置在所述单晶炉炉体上的籽晶提升旋转机构及设置在所述单晶炉炉体内的坩埚100，所述籽晶提升旋转机构包括重锤200及驱动所述重锤200转动的旋转驱动组件，还包括搅拌器300，所述搅拌器300能够与所述重锤200可拆卸连接，且所述搅拌器300端部能够伸入所述坩埚100内部。所述搅拌器300能够伸入所述坩埚内部的部分设置有螺旋桨叶320，所述螺旋桨叶320的叶展为坩埚半径的1/3～1/2。

也就是说，预制一所述搅拌器300，使得所述搅拌器300能够可拆卸连接在所述籽晶提升旋转机构的重锤200上，生产大直径单晶硅晶棒时，化料结束后，将所述搅拌器300连接在所述重锤200上，并伸入所述单晶炉炉体内，使所述搅拌器300的搅拌部位浸入所述坩埚100的硅熔汤液面以下，启动所述旋转驱动组件，带动所述重锤200旋转，从而使所述搅拌器300完成对硅熔汤的搅拌，进而使得硅熔汤中的氧或含氧易挥发气相充分析出，从而有效降低单晶硅晶棒的头部氧含量。作为优选，所述搅拌器300搅拌的同时，使所述坩埚100转动，且所述坩埚100的转动方向与所述搅拌器300的搅拌方向相反，以加强对硅熔汤的扰动，进一步降低单晶硅晶棒的头部氧含量。

由于所述螺旋桨叶320呈螺旋状，搅拌过程中，在所述螺旋桨叶320的作用下，使得硅熔汤向中部汇集，形成中间略高、坩埚内壁处略低的液面，一方面降低安全风险，防止硅熔汤挂壁或溢出，另一方面，有利于进一步降低硅熔汤中的氧含量。

作为优选，在搅拌的同时，可以通过调节氩气流量和/或调节所述单晶炉炉体内压力，进一步降低单晶硅晶棒的头部氧含量。

一具体实施例中，所述搅拌器300包括连接轴310，所述连接轴310的一端设置有连接螺纹311，所述连接螺纹311能够螺接于所述重锤200的下端。例如，所述连接轴310的一端设置有内螺纹，以通过内螺纹螺接在所述重锤200的下端，以通过所述旋转驱动组件驱动所述搅拌器300实现对硅熔汤的搅拌。

进一步的，所述连接轴310下端的至少设置两个螺旋桨叶320，所述螺旋桨叶320采用高纯石英材质制成。利用高纯石英制成的所述螺旋桨叶320实现对所述坩埚100内的硅熔汤的搅拌，降低杂质的引入。

一实施例中，所述连接轴310上设置有卡槽，以便于利用扳手等工具，将所述搅拌器300与所述重锤200连接。

又一实施例中，所述螺旋桨叶320的高度为坩埚高度的1/3～1/2，一方面，保证所述螺旋桨叶320能够全部浸入所述坩埚内的硅熔汤中，另一方面，防止所述螺旋桨叶320与所述坩埚接触，造成事故。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置，包括单晶炉炉体、设置在所述单晶炉炉体上的籽晶提升旋转机构及设置在所述单晶炉炉体内的坩埚，所述籽晶提升旋转机构包括重锤及驱动所述重锤转动的旋转驱动组件，其特征在于，还包括搅拌器，所述搅拌器能够与所述重锤可拆卸连接，且所述搅拌器端部能够伸入所述坩埚内部，所述搅拌器能够伸入所述坩埚内部的部分设置有螺旋桨叶，所述螺旋桨叶的叶展为坩埚半径的1/3～1/2。

2.如权利要求1所述的能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置，其特征在于，所述搅拌器包括连接轴，所述连接轴的一端设置有连接螺纹，所述连接螺纹能够螺接于所述重锤的下端。

3.如权利要求2所述的能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置，其特征在于，所述螺旋桨叶采用高纯石英材质制成。

4.如权利要求2所述的能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置，其特征在于，所述连接轴上设置有卡槽。

5.如权利要求3所述的能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置，其特征在于，所述螺旋桨叶的高度为坩埚高度的1/3～1/2。

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