CN217709768U - 一种单晶炉设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及光伏领域，提供一种单晶炉设备，包括：炉体，炉体的顶部具有开口；保温层，保温层位于炉体内，且保温层围成容纳腔；坩埚，坩埚位于容纳腔内；密封结构，设置于炉体外部且环绕开口；移动件以及与移动件连接的冷却件，移动件适于沿朝向开口方向移动，以带动冷却件经由开口移动至容纳腔内，且还适于沿远离开口方向移动，以带动冷却件经由开口离开容纳腔，其中，移动件移动期间与密封结构相连接以使密封结构与移动件围成密闭空间。至少可以提高单晶炉设备的冷却速度。

Description

一种单晶炉设备

技术领域

本申请实施例涉及光伏领域，特别涉及一种单晶炉设备。

背景技术

随着能源紧缺的形势不断加剧，可再生能源的开发与利用迫在眉睫。在众多可再生能源之中，太阳能具有无枯竭危险、安全可靠、无噪声、无污染排放及应用受资源分布地域限制较小等突出优势。

太阳能电池片可以分为晶硅类和非晶硅类，其中晶硅类电池片又可以分为单晶电池片和多晶电池片，单晶电池片通常使用单晶硅作为太阳能电池片的基材。

单晶炉设备是生产单晶硅的重要装置，然而目前存在单晶炉设备停炉冷却时间太长导致单位时间产能较低的问题。

实用新型内容

本申请实施例提供一种单晶炉设备，至少有利于解决单晶炉设备冷却时间过长的问题。

根据本申请一些实施例，本申请实施例一方面提供一种单晶炉设备，包括：炉体，所述炉体的顶部具有开口；保温层，所述保温层位于所述炉体内，且所述保温层围成容纳腔；坩埚，所述坩埚位于所述容纳腔内；密封结构，设置于所述炉体外部且环绕所述开口；移动件以及与所述移动件连接的冷却件，所述移动件适于沿朝向所述开口方向移动，以带动所述冷却件经由所述开口移动至所述容纳腔内，且还适于沿远离所述开口方向移动，以带动所述冷却件经由所述开口离开所述容纳腔，其中，所述移动件移动期间与所述密封结构相连接以使所述密封结构与所述移动件围成密闭空间。

在一些实施例中，所述冷却件包括：盘管以及与所述盘管两端相连通的连接部；其中，所述连接部贯穿所述移动件且与所述移动件相固定，所述盘管设置于所述连接部远离所述移动件的一端，所述移动件移动以带动所述盘管移动至所述容纳腔内或者离开所述容纳腔；所述连接部包括：进液口及出液口，所述进液口及所述出液口凸出于所述移动件远离所述开口的表面。

在一些实施例中，所述盘管自所述移动件朝向所述开口的方向螺旋式绕设。

在一些实施例中，所述移动件包括：上法兰及设置于所述上法兰远离所述开口一侧表面的握柄，所述上法兰与所述密封结构及所述冷却件相连接。

在一些实施例中，所述密封结构为弹性管，所述弹性管一端与所述移动件固定连接，所述移动件沿朝向所述开口方向移动期间所述弹性管被压缩，所述移动件沿远离所述开口方向移动期间所述弹性管被拉伸。

在一些实施例中，还包括：支撑杆，设置于所述炉体的外部，一端适于与所述炉体的顶部相抵接，另一端贯穿所述移动件，且所述移动件适于沿所述支撑杆的延伸方向朝向开口移动，且所述支撑杆还围成限位空间，所述弹性管位于所述限位空间内。

在一些实施例中，所述弹性管包括波纹管。

在一些实施例中，所述密封结构包括硬质管，所述移动件沿朝向所述开口方向移动以及远离所述开口方向移动期间，所述移动件与所述硬质管内壁相抵接。

在一些实施例中，还包括：抵接件，所述抵接件设置在所述炉体外部且环绕所述开口设置，且所述抵接件与所述密封结构固定连接。

在一些实施例中，所述抵接件包括下法兰。

本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点：通过在炉体顶面开口的部位设置密封结构、移动件及冷却件，通过密封结构可以在给单晶炉降温的时候保持密封环境，从而可以避免在降温的时候外界空气进入炉体内，导致炉体内被污染，通过设置移动件可以控制冷却件进入或离开炉体内，通过冷却件加速炉体内的冷却效果，从而可以提高炉体的冷却速度，且通过从炉体顶面进入炉体内部可以使冷却件具有横向均匀降温的能力，从而提高单晶炉设备的生产效率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制；为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的一种单晶炉设备的剖视图；

图2为本申请一实施例提供的另一种单晶炉设备的剖视图；

图3为本申请一实施例提供的一种单晶炉设备的局部结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的另一种单晶炉设备的局部结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，目前在单晶硅生产完成后通常会进行拆炉的步骤，拆炉是为了更换部分热场部件，清理氧化物，拆炉需要等待炉体冷却，目前冷却单晶炉设备通常是通过吹拂氩气的方式，然而氩气的定压比热容为0.52*10³焦/千克.摄氏度，因此一次冷却所需要的时间长达10小时，极大的影响了整个单晶硅生产的效率。

本申请实施提供一种单晶炉设备，通过在炉体顶部的开口处设置位于炉体外部的密封结构，从而可以在对炉体进行的冷却的时候保证炉内的密封环境，从而可以避免外界杂质进入炉体，通过设置移动件及与移动件的连接的冷却件，以通过移动件控制冷却件进入炉体内的容纳腔内，并通过冷却件对炉体内的温度进行降温。

下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

图1至图4为本申请实施例提供的单晶炉设备的剖面结构示意图，图1为本申请实施例提供的单晶炉设备开始冷却前的剖视图，图2为本申请实施例提供的单晶炉设备冷却过程中的剖视图，图3为本申请实施例提供的密封结构、移动件及冷却件的局部结构示意图，图4为本申请实施例提供的密封结构、移动件及冷却件的剖视图。

参考图1至图4，单晶炉设备包括：炉体100，炉体100的顶部具有开口；保温层110，保温层110位于炉体100内，且保温层110围成容纳腔；坩埚120，坩埚120位于容纳腔内；密封结构130，设置于炉体100外部且环绕开口；移动件140以及与移动件140连接的冷却件150，移动件140适于沿朝向开口方向移动，以带动冷却件150经由开口移动至容纳腔内，且还适于沿远离开口方向移动，以带动冷却件150经由开口离开容纳腔，其中，移动件140移动期间与密封结构130相连接以使密封结构130与移动件140围成密闭空间。

具体的，炉体100用于提供单晶炉生产的空间，炉体100本身具有耐高温，密封性好等特性，在炉体100顶部具有开口，通过开口可以将惰性气体通入炉内，通过惰性气体可以将炉内生产的杂质带出炉内，且还可以通过开口将单晶材料添加至炉体100内，完成生产动作。

保温层110具有优良的保温性能，在生产单晶的过程中，炉内需要保持较高的温度，即，一方面需要不断对单晶炉设备进行加热，另一方面需要对炉内的温度提供一个很好的保温效果，通过设置保温层110可以防止保温层110内的热量散失，以满足单晶炉设备拉晶过程中的热量需求，确保拉晶过程顺利进行，提高了拉晶的效率。

保温层110内围成有容纳腔，容纳腔用于放置坩埚120及硅材料，从而可以将坩埚120及硅材料设置在容纳腔内，可以满足单晶硅生产过程中的高温需求，确保拉晶过程顺利进行。

在一些实施例中，在开口朝向炉体100的方向上，坩埚120的剖面呈弧形，从而用于容纳硅材料。在另一些实施例中，坩埚的剖面还可以是其他形状，本申请实施例不对坩埚的形状进行限制。

在一些实施例中，密封结构130可以为沿移动件140朝向开口的方向设置的管道，管道环绕开口，从而可以通过密封结构130及炉体100顶部的开口围成一个通向容纳腔的通道，且密封结构130还可以对位于密封结构130内的冷却件150进行限位，从而还可以避免冷却件150在朝向开口移动的过程中偏移。在另一些实施例中，密封结构还可以是其他能与移动件围成密闭空间的结构，本申请实施例不对密封结构130进行限制，密封结构130仅需满足能与移动件140围成密闭空间，且密封结构不影响移动件140带动冷却件150移动即可。

在一些实施例中，密封结构130为弹性管，弹性管一端与移动件140固定连接，移动件140沿朝向开口方向移动期间弹性管被压缩，移动件140沿远离开口方向移动期间弹性管被拉伸，即，在单晶炉设备需要加速冷却的时候，通过控制移动件140朝向开口移动，移动件140压缩弹性管，使得弹性管发生形变，然而发生形变的弹性管并不会影响密封结构130的密封效果，且在不影响弹性管恢复的情况下，弹性管自然状态下与被压缩到最大限度之间的高度差就是移动件140能控制冷却件150位移至炉体内的最大移动距离，通过设置密封结构130为弹性管可以将移动件140设置在密封结构130顶面，从而可以使密封结构130、移动件140及炉体100更容易围成密闭空间，且还可以限制移动件140的最大位移距离，从而可以避免在移动的过程中移动件140的移动距离过大，导致冷却件150与炉体100内的结构表面相接触，炉体100的表面温度较高，通过避免冷却件150与炉体100内的结构表面接触，可以避免冷却件150出现损坏。

在一些实施例中，弹性管可以包括波纹管，波纹管是一种具有多个横向波纹的圆柱形薄壁折皱的壳体，波纹管在移动件140移动的过程中发生变形，在移动件140停止移动的时候并不会恢复原始状态，通过设置弹性管为波纹管可以在单晶炉设备冷却的过程中仅需要设定好需要将波纹管压缩的距离，并不需要额外设置固定移动件140及冷却件150的装置，换句话说，部分弹性管具有一定的弹性，当将弹性管进行压缩的时候，随着形变的逐渐增大，弹性管的弹性势能越大，若要在冷却的过程中保持冷却件150及移动件140的位置，还需要持续克服弹性管的弹性势能，然而通过设置弹性管为波纹管，由于波纹管的塑性变形的特性，可以使的冷却件150及移动件140在冷却过程中较为稳定。

在一些实施例中，还包括：支撑杆160，支撑杆160设置于炉体100外部，一端适于与炉体100顶部相抵接，另一端贯穿移动件140，且移动件140适于沿支撑杆160的延伸方向朝向开口移动，且支撑杆160还围成限位空间，弹性管位于限位空间内。通过设置支撑杆160可以起到在移动件140移动的过程中对移动件140及冷却件150的位移路径进行限制，从而可以避免移动件140及冷却件150移动偏移，且通过支撑杆160贯穿移动件140即可以与移动件140滑动连接，还可以辅助移动件140及冷却件的移动。

在一些实施例中，密封结构130还可以包括：硬质管，移动件140沿朝向开口方向移动以及远离开口方向移动期间，移动件140与硬质管内壁相抵接，即，当密封结构130为硬质管的时候，移动件140可以设置在密封结构130内，通过与硬质管内壁相抵接以围成密闭空间，通过设置硬质管可以不需要再设置支撑杆，硬质管本身的特征就可以对移动件140的移动路径进行限位，且通过设置密封结构130为硬质管还可以便于拆卸密封结构。

在一些是实施例中，移动件140包括：上法兰141及设置于上法兰141远离开口一侧表面的握柄142，上法兰141与密封结构130及冷却件150相连接，通过设置握柄142可以便于控制移动件140移动，通过向握柄142施加外力，从而可以带动移动件140移动，通过设置上法兰141可以便于移动件140与密封结构130及冷却件150相连接。

在一些实施例中，冷却件150贯穿上法兰141与上法兰141相连接。

在一些实施例中，支撑杆160贯穿上法兰141，且上法兰141可以在支撑杆上沿支撑杆的延伸方向移动。

在一些实施例中，冷却件150包括：盘管151以及与盘管151两端相连通的连接部152；其中，连接部152贯穿移动件140且与移动件140相固定，盘管151设置于连接部152远离移动件140的一端，移动件140移动以带动盘管151移动至容纳腔内或者离开容纳腔；连接部152包括：进液口153及出液口154，进液口153及出液口154凸出于移动件140远离开口的表面。通过连接部152将盘管151与移动件140固定连接，从而可以通过移动件140带动盘管151移动，从而便于将盘管151伸入至容纳腔内，通过将进液口153及出液口154设置在凸出于移动件140远离开口的表面，便于向盘管151内通入冷却液体及更换冷却液体，且通过设置盘管151可以使冷却件150在圆周上的冷却能力相同，使得冷却件150能在圆周上均匀降温。

在一些实施例中，在垂直于开口朝向炉体100的方向上，冷却件150的宽度为160mm～320mm，例如是170mm，240mm或者300mm。

在一些实施例中，在开口朝向炉体100的方向上，冷却件150的高度为1400mm～2600mm，例如是1800mm，2000mm或者2400mm等。

在一些实施例中，开口朝向炉体100的方向上，冷却件150可移动的距离为1200mm～2200mm，例如，1500mm，2000mm或者2200mm等，可以理解的是，冷却件设置在开口的上方，冷却件150可移动的距离近似等于冷却件150可以位于炉体100内的深度。

在一些实施例中，冷却件150包括盘管151，盘管151的管径为14mm～26mm，例如是15mm，20mm，25mm等。

在一些实施例中，盘管151的盘旋的圈数可以是20～40圈，例如是25圈、30圈或者35圈等。在一些实施例中，连接部152可以是直管，通过直管与盘管151相连通，从而将冷却液体通入盘管151内。

在一些实施例中，盘管151自移动件140朝向开口的方向螺旋式绕设，通过螺旋绕设的方式可以增加盘管151的长度及盘管151与炉体100内空气的接触面积，从而可以增加盘管151的冷却效果，从而提高冷却件150的冷却效率。

当炉体100需要冷却的时候，可以通过进液口153向盘管151内通入冷却液体，再通过移动件140移动冷却件150进入炉体100内，通过冷却液体的吸热以实现炉体100的快速冷却，当盘管151内的冷却液体温度上升到一定程度后，可以通过出液口154将这部分冷却效果不好的冷却液体导出盘管，并更换盘管151内的冷却液体，以实现单晶炉设备的快速降温。

在一些实施例中，还包括：抵接件170，抵接件170设置在炉体100外部且环绕开口设置，且抵接件170与密封结构130固定连接，通过设置抵接件170可以增加密封结构130与炉体100连接的稳定性，避免密封结构130在炉体100表面晃动。

在一些实施例中，抵接件170包括下法兰，下法兰位于炉体100的开口上方，且下法兰可以为圆环形，且下法兰露出炉体100的开口。

在一些实施例中，单晶炉设备包括支撑杆160，支撑杆160位于上法兰141与下法兰之间，且与上法兰141及下法兰连接。

在一些实施例中，密封结构130、下法兰及支撑杆160与炉体100为可拆卸式连接，需要冷却的时候可以进行安装，不需要的时候可以进行拆卸。

在一些实施例中，单晶炉设备还包括籽晶绳，籽晶绳用于单晶炉设备生产单晶硅的时候拉晶所用，在本实施例中，籽晶绳还可以用于与握柄142相连，以控制移动件140在朝向开口或者远离开口的方向移动。

在一些实施例中，单晶炉设备可以包括：炉体100；位于炉体100内的保温层110；位于保温层110容纳腔内的坩埚120；环绕开口的下法兰；与下法兰固定连接的支撑杆160，且支撑杆160围成有限位空间；位于限位空间内的波纹管，且波纹管位于炉体100的表面；位于波纹管顶面包括上法兰141及握柄142的移动件140，支撑杆160还贯穿上法兰141，上法兰141可以在支撑杆160延伸方向上移动；包括盘管151及连接部152的冷却件150，连接部152与上法兰141固定连接，且连接部152还贯穿上法兰141，连接部152还包括：进液口153及出液口154，进液口153及出液口154凸出于移动件140远离开口的表面。

当炉体100需要冷却时，通过进液口153向冷却件150的盘管151内通入冷却液体，并通过握柄带动移动件140在支撑杆上滑动，以使盘管151进入容纳腔内，通过冷却液体的吸热能力使炉体100内达到快速降温的效果，当盘管151内的液体的温度上升到一定程度时，可以通过握柄142带动移动件140朝向远离开口的方向移动，以使盘管151离开炉体100内，并将盘管151内的冷却液体进行更换，从而提高炉体的冷却效率，且可以在不改变单晶炉设备本身已有的结构的同时减少炉体100冷却所需的时间，提高单晶硅生产效率，通过炉体100顶面进入单晶炉设备内，可以使盘管151在圆周上的冷却效果均匀，从而可以提高冷却的安全性。

在另一些实施例中，单晶炉设备还可以包括：炉体100；位于炉体100内的保温层110；位于保温层110容纳腔内的坩埚120；环绕开口的下法兰；与下法兰连接的硬质管，硬质管暴露开口，与硬质管相抵接的移动件140，移动件140包括上法兰141及设置于上法兰141远离开口一侧表面的握柄142；包括盘管151及连接部152的冷却件150，连接部152与上法兰141固定连接，且连接部152还贯穿上法兰141，连接部152还包括：进液口153及出液口154，进液口153及出液口154凸出于移动件140远离开口的表面。当炉体100需要冷却时，通过进液口153向冷却件150的盘管151内通入冷却液体，并通过握柄142带动移动件140在硬质管内滑动，以使盘管151进入容纳腔内，通过冷却液体的吸热能力使炉体100内达到快速降温的效果，当盘管151内的液体的温度上升到一定程度时，可以通过握柄142带动移动件140朝向远离开口的方向移动，以使盘管151离开炉体100内，并将盘管151内的冷却液体进行更换，从而提高炉体100的冷却效率，且可以在不改变单晶炉设备本身已有的结构的同时减少炉体100冷却所需的时间，提高单晶硅生产效率，通过炉体100顶面进入单晶炉设备内，可以使盘管151在圆周上的冷却效果均匀，从而可以提高冷却的安全性。

在一些实施例中，单晶炉设备还可以只包括：炉体100；位于炉体100内的保温层110；位于保温层110容纳腔内的坩埚120；环绕开口设置的密封结构130；与密封结构130连接的移动件140及与移动件140相连接的冷却件150。

当单晶炉设备需要冷却的时候，可以通过籽晶绳与移动件140连接，以控制移动件140朝向开口移动，冷却件150进入容纳腔内，并通过冷却件150对单晶炉设备进行降温，从而提高单晶炉设备的冷却效果，降低单晶炉设备的冷却时间。

本申请实施例通过在炉体100顶部的开口处设置位于炉体100外部的密封结构130，从而可以在对炉体100进行的冷却的时候保证炉内的密封环境，从而可以避免外界杂质进入炉体100内，通过设置移动件140及与移动件140的连接的冷却件150，以通过移动件140控制冷却件150进入炉体100内的容纳腔内，并通过冷却件150对炉体100内的温度进行降温，可以在保证密封情况下对炉体100进行快速冷却，且还可以在不改变单晶炉设备的现有的结构下提高单晶炉设备的冷却效率。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本申请的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种单晶炉设备，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体的顶部具有开口；

保温层，所述保温层位于所述炉体内，且所述保温层围成容纳腔；

坩埚，所述坩埚位于所述容纳腔内；

密封结构，设置于所述炉体外部且环绕所述开口；

移动件以及与所述移动件连接的冷却件，所述移动件适于沿朝向所述开口方向移动，以带动所述冷却件经由所述开口移动至所述容纳腔内，且还适于沿远离所述开口方向移动，以带动所述冷却件经由所述开口离开所述容纳腔，其中，所述移动件移动期间与所述密封结构相连接以使所述密封结构与所述移动件围成密闭空间。

2.根据权利要求1所述的单晶炉设备，其特征在于，所述冷却件包括：盘管以及与所述盘管两端相连通的连接部；其中，所述连接部贯穿所述移动件且与所述移动件相固定，所述盘管设置于所述连接部远离所述移动件的一端，所述移动件移动以带动所述盘管移动至所述容纳腔内或者离开所述容纳腔；所述连接部包括：进液口及出液口，所述进液口及所述出液口凸出于所述移动件远离所述开口的表面。

3.根据权利要求2所述的单晶炉设备，其特征在于，所述盘管自所述移动件朝向所述开口的方向螺旋式绕设。

4.根据权利要求1所述的单晶炉设备，其特征在于，所述移动件包括：

上法兰及设置于所述上法兰远离所述开口一侧表面的握柄，所述上法兰与所述密封结构及所述冷却件相连接。

5.根据权利要求1所述的单晶炉设备，其特征在于，所述密封结构为弹性管，所述弹性管一端与所述移动件固定连接，所述移动件沿朝向所述开口方向移动期间所述弹性管被压缩，所述移动件沿远离所述开口方向移动期间所述弹性管被拉伸。

6.根据权利要求5所述的单晶炉设备，其特征在于，还包括：支撑杆，设置于所述炉体的外部，一端适于与所述炉体的顶部相抵接，另一端贯穿所述移动件，且所述移动件适于沿所述支撑杆的延伸方向朝向开口移动，且所述支撑杆还围成限位空间，所述弹性管位于所述限位空间内。

7.根据权利要求5所述的单晶炉设备，其特征在于，所述弹性管包括波纹管。

8.根据权利要求1所述的单晶炉设备，其特征在于，所述密封结构包括硬质管，所述移动件沿朝向所述开口方向移动以及远离所述开口方向移动期间，所述移动件与所述硬质管内壁相抵接。

9.根据权利要求1所述的单晶炉设备，其特征在于，还包括：抵接件，所述抵接件设置在所述炉体外部且环绕所述开口设置，且所述抵接件与所述密封结构固定连接。

10.根据权利要求9所述的单晶炉设备，其特征在于，所述抵接件包括下法兰。

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