CN220724408U - 加料装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加料装置，涉及晶体生长技术领域，适用于炉体内设置有坩埚，坩埚上方设置有加热器的晶体生长炉，加料装置包括：设置在炉体外的第一加料器，第一加料器设置有进料管和出料管；第二加料器；设置在炉体内部的第二加料器，第二加料器上方开口，底部设置有出口，第一加料器的出料管延伸至第二加料器上方或第二加料器内；补充原料从第一加料器的出料管导入至第二加料器中；其中，第二加料器设置在加热器周围，加热器将第二加料器中的补充原料熔化，熔化后的补充原料从第二加料器的出口流入坩埚中，有效增加了产能，且在补充原料的过程中，一方面避免了补充原料在坩埚中堆积的问题，另一方面有效节省了化料的时间，提高了工作效率。

Description

加料装置

技术领域

本实用新型涉及晶体生长技术领域，尤其是涉及一种加料装置。

背景技术

近年来，光伏发电作为绿色能源以及人类可持续发展的主要能源的一种，日益受到世界各国的重视并得到大力发展。晶体硅片包括单晶硅片或多晶硅片作为光伏发电的一种基础材料，有着广泛的市场需求。

单晶硅片或多晶硅片主要是通过直拉单晶硅锭或铸锭多晶硅锭制备得到，不论是直拉单晶硅锭还是铸造多晶硅锭，其原料都是硅料，由于硅料在固态变为液态的过程中，体积变小，且装料时固体硅料间存在空隙，使得熔化后的硅液体积远小于装料体积。也就是说，盛载硅料的坩埚在硅料熔化后会出现剩余空间。因此为了减少成本，现有技术中会在晶体生长过程中，坩埚内的原始硅料熔化后，进行补充原料的添加。

专利CN201224781Y中公开了一种带有补充加料装置的定向凝固多晶硅铸造炉，通过在铸造单晶炉上设置储料筒，储料部件通过闸阀与多晶硅定向凝固铸造炉连通，当原始硅料熔化后，启动加料装置，将适量的固体颗粒料加入至坩埚中；该装置不仅存在加料不均匀，导致原料在坩埚中堆积，且只能适用于固体原料，固体原料在加入溶液中会引起溶液飞溅，飞溅的溶液会腐蚀热场的，影响热场的寿命。

因此，亟需一种新的加料装置。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种加料装置。

根据本实用新型实施例提供的加料装置，一种加料装置，适用于晶体生长炉，所述晶体生长炉包括炉体，所述炉体内设置有坩埚，所述坩埚上方设置有加热器，所述加料装置适用于向所述坩埚添加补充原料，所述加料装置包括：第一加料器；所述第一加料器设置在所述炉体外，所述第一加料器设置有进料管和出料管；第二加料器；所述第二加料器设置在所述炉体内部，所述第二加料器上方开口，底部设置有出口，所述第一加料器的所述出料管延伸至所述第二加料器上方或所述第二加料器内；所述补充原料从所述第一加料器的所述出料管导入至所述第二加料器中；其中，所述第二加料器设置在所述加热器周围，所述加热器将所述第二加料器中的所述补充原料熔化，熔化后的所述补充原料从所述第二加料器的出口流入所述坩埚中。

在一些实施例中，所述第一加料器为锥形；

在一些实施例中，所述第一加料器的所述出料管垂直延伸至所述第二加料器的入口。

在一些实施例中，所述第一加料器的所述进料管和所述出料管分别设置有第一气阀和第二气阀。

在一些实施例中，所述第二加料器的材质为碳化硅。

在一些实施例中，所述第二加料器为方形结构；

优选地，所述第二加料器的内表面设置有圆角；

优选地，所述第二加料器的出口位于所述第二加料器的中心轴线上。

在一些实施例中，所述第二加料器的出口为圆形；

优选地，所述出口包括第一导流部和第二导流部，所述第一导流部和所述第二导流部同轴设置，所述第一导流部的直径大于所述第二导流部的直径。

在一些实施例中，所述加热器为由多个口字型加热段间隔分布形成回字型加热器；最内侧所述加热段靠近所述第二加料器。

在一些实施例中，所述炉体的顶部贯穿安装有真空气管，所述真空气管的底端延伸所述第二加料器上方或所述第二加料器内。

在一些实施例中，所述晶体生长炉为铸锭炉，所述加热器为铸锭炉的顶部加热器。

在一些实施例中，所述第二加料器为方形结构，优选地，所述第二加料器的边长为20-50cm；所述第二加料器的高度为2-5cm；所述第二加料器的壁厚为0.2-1cm；所述第二加料器的出口为圆形；所述圆形的直径为0.2-1cm。

与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

（1）采用外设抽空加料设备，将补充原料加入加料设备中，然后进行抽空，再将补充原料送入坩埚内进行加料融化，达到持续加料的目的。

（2）加入的补充硅料是液态，有效避免了补充原料在坩埚中堆积的问题，且有效的节省了化料的时间，提高了工作效率。

（3）对于铸锭炉来说，直接采用铸锭炉的顶部加热器，无需增加其他附加热源对补充原料进行加热，有效降低了能耗，节省了成本。

（4）采用回字型加热器可分开控制供热，起到调节径向过冷度分布的作用，提升头部晶体质量。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型提供的加料装置的一种实施例的主视剖视结构示意图；

图2为本实用新型中第二加料器和回字形顶加热器的装配结构示意图；

图3为本实用新型中第二加料器的结构示意图。

附图标记：

1、第一加料器；2、进料管；3、出料管；4、第二加料器；5、炉体；6、坩埚；7、第一气阀；8、第二气阀；9、真空气管；10、第二加料器的出口；11、加热器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面，参考附图1，描述根据本实用新型实施例的加料装置。其中，加料装置适用于晶体生长炉，例如直拉单晶炉或铸锭炉；晶体生长炉包括炉体5，炉体5内有盛放空间，盛放空间设置有坩埚6，坩埚6的上方设置有加热器11；

加料装置主要包括第一加料器1和第二加料器4；第一加料器1设置在炉外，第一加料器1设置有进料管2和出料管3；第二加料器4设置在所述炉体5内部，第二加料器4上方开口，底部设置有出口10，第一加料器1的出料管3延伸至所述第二加料器4上方或第二加料器4内；第二加料器4的周围设置有加热器11，例如第二加料器4设置在加热器11的上方；第二加料器4部分被加热器11环绕设置；或者第二加料器4设置在加热器11的下方；在加料过程中，补充原料被运输到第一加料器1附近，从第一加料器1的进料管2中加入，通过第一加料器1的出料管3导入至第二加料器4中，加热器11将第二加料器4里面的补充原料熔化，熔化后的补充原料从第二加料器4的出口10流入坩埚6中。

本实用新型中通过在晶体生长炉炉体5内外设置第一加料器1和第二加料器4，在通过在坩埚6上方设置加热器11，使得固体的补充原料变成液体添加到坩埚6中，有效增加了产能，且在补充原料的过程中，一方面避免了补充原料在坩埚6中堆积的问题，另一方面有效的节省了化料的时间，提高了工作效率。

在一些实施例中，第一加料器1为锥形，补充原料加入到第一加料器1中，由于重力的作用，通过锥形的设置，使得原料能够快速的到达加料器的出料口。

在一些实施例中，第一加料器1的出料管3垂直延伸至第二加料器4上方或第二加料器4内，通过垂直延伸，使得补充原料通过重力作用可以更加顺畅从第一加料器1进入第二加料中。

在一些实施例中，第一加料器1的进料管2和出料管3分别设置有第一气阀7和第二气阀8。通过阀门的设定，可以更加简单方便的控制第一加料器1的气压。

在一些实施例中，第二加料器4的材质为碳化硅；碳化硅不仅耐高温，且不与硅发生反应，不会引起晶体生长炉中的气氛变化。

在一些实施例中，第二加料器4为方形结构；由此可最大化的利用炉体5内部的盛放空间，提高产能。

在一些实施例中，第二加料器4的内表面设置有圆角；圆角的设置可以让熔化后的补充原料尽快的流入第二加料器4的出口10中，减少爬硅现象。

在一些实施例中，第二加料器4的出口10位于第二加料器4的中心轴线上。由此，可以使得熔化的补充原料更加均匀的进入坩埚6中。

在一些实施例中，第二加料器4的出口10为圆形；由此可以使得熔化后的补充原料能更顺畅的流入坩埚6中。

优选地，第二加料器4的出口10包括第一导流部和第二导流部，第一导流部和第二导流部同轴设置，第一导流部的直径大于第二导流部的直径。第一导流部的直径相对较大，可以使得第二加料器4中的补充原料在熔化后能更快的汇集到第一导流部中，当补充溶液进入第一导流部后，第一导流部的直径变小变成第二导流部可以减缓补充溶液流入坩埚6中，避免坩埚6内原始溶液的飞溅，飞溅的硅液会滴落在热场上，腐蚀热场。

在一些实施例中，加热器11为由多个口字型加热段间隔分布形成回字型加热器11；最内侧加热段靠近第二加料器4。如图2所示，加热器11由3个口字型加热段间隔分布形成回字型加热器11，其中最内侧的加热段靠近第二加热器11的外壁；最外侧的加热段远离第二加热器11的外壁，回字型加热器11可以针对晶体生长过程中不同的阶段，提供不同的热量，由此可以调节晶体生长炉炉内的温度梯度，控制后续硅锭的质量。

在一些实施例中，炉体5的顶部贯穿安装有真空气管9，真空气管9的底端延伸至第二加料器4的入口，真空管道可以更加简单方便的控制第一加料器1的气压。

在一些实施例中，晶体生长炉为铸锭炉，加热器11为铸锭炉的顶部加热器11。如图1所示，晶体生长炉为铸锭炉，铸锭炉的原始设计中会包含了顶部加热器11，在此种情况下，本实用新型的加热装置可直接采用顶部加热器11作为熔化第二加料器4中补充原料的加热器11，不需要额外的增加附加热源对补充原料进行加热，有效降低了能耗，节省了成本。在一些实施例中，第二加料器4设置在铸锭炉的顶板上方，被加料器4环绕设置；第一加料器1的进料管2和真空管道9通过铸锭炉的顶部延伸至第二加料器4的上方或第二加料器4内。

优选地，第二加料器4为方形结构；铸锭炉的坩埚6为方形坩埚6，采用方形结构的加热器11可以最大化的利用铸锭炉内的空间，提升硅锭的产能。

优选地，第二加料器4的边长为20-50cm；第二加料器4的高度为2-5cm；第二加料器4的壁厚为0.2-1cm；第二加料器4的出口10为圆形；圆形的直径为0.2-1cm。第二加料器4的尺寸和高度能控制补充原料的重量，第二加料器4的壁厚会影响加热器11熔化硅料的速度，第二加料器4的出口10能控制熔化后补充原料的流入速度，通过设置第二加料器4的尺寸、高度、壁厚以及第二加料器4的出口10直径，可以有效的控制熔化后补充原料的流入速度，避免固体补充原料进入坩埚6或者熔化后的补充原料流入不及时在第二加料器4中被堆积。

下面以几个具体的实施例详细描述根据本实用新型提供的加料装置。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。

实施例

晶体生长炉为直拉单晶炉，直拉单晶炉包括炉体，炉体内设置有坩埚，坩埚的上方设置2个口字型加热段组成的回字型加热器，回字型加热器中间环绕设置有第二加热器，第二加热器为上方开口的圆形容器，第二加料器的底部中心设置有圆形的出口；炉体外设置有第一加料器，第一加料器为圆锥型容器，第一加热器设置有相对设置的进料管和出料管；第一加料管的出料管穿过炉体垂直延伸至第二加料器中。第一加料器的进料管和出料管上分别设置有第一阀门和第二阀门。炉体的顶部贯穿安装有真空气管，所述真空气管的底端延伸至所述第二加料器中。

晶体生长过程中，打开真空气管将炉内的气体抽真空，先熔化坩埚内的原始硅料，此时回字型加热器可以关闭或者只打开最内侧的加热段，当坩埚内的原始硅料熔化后，将回字型加热器全部打开，同时将补充原料加入到第一加料器中，补充原料加入后关闭第一阀门和第二阀门，将第一加料器抽真空，在打开第二阀门，将补充原料从第一加热器的进料管加入到第二加料器中，第二加料器中的补充原料慢慢熔化，熔化后的补充原料从第二加料器中的出口中流入坩埚中。补充原料加料完成后，关闭回字型加热器。

实施例

晶体生长炉为铸锭炉，铸锭炉包括炉体，炉体内设置有坩埚，坩埚的上方设置3个口字型加热段组成的回字型加热器，回字型加热器下方设置有顶板，顶板的下方设置有第二加料器，第二加热器为上方开口的方形容器，第二加料器的底部中心设置有同轴设置的包括第一导流部和第二导流部的圆形出口；炉体外设置有第一加料器，第一加料器为圆锥型容器，第一加热器设置有相对设置的进料管和出料管；第一加料管的出料管穿过炉体垂直延伸至第二加料器中。第一加料器的进料管和出料管上分别设置有第一阀门和第二阀门。炉体的顶部贯穿安装有真空气管，所述真空气管的底端延伸至所述第二加料器中。

晶体生长过程中，打开真空气管将炉内的气体抽真空，打开回字型加热器熔化坩埚内的原始硅料，当坩埚内的原始硅料熔化后，将补充原料加入到第一加料器中，补充原料加入后关闭第一阀门和第二阀门，将第一加料器抽真空，在打开第二阀门，将补充原料从第一加热器的进料管加入到第二加料器中，第二加料器中的补充原料慢慢熔化，熔化后的补充原料从第二加料器中的出口中流入坩埚中；补充原料加料完成后，关闭部分口字型加热段，控制铸锭炉内的温度梯度。

根据本实用新型实施例的溶液法晶体生长设备200的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种加料装置，适用于晶体生长炉，其特征在于，所述晶体生长炉包括炉体，所述炉体内设置有坩埚，所述坩埚上方设置有加热器，所述加料装置适用于向所述坩埚添加补充原料，所述加料装置包括：

第一加料器；所述第一加料器设置在所述炉体外，所述第一加料器设置有进料管和出料管；

第二加料器；所述第二加料器设置在所述炉体内部，所述第二加料器上方开口，底部设置有出口，所述第一加料器的所述出料管延伸至所述第二加料器上方或所述第二加料器内；所述补充原料从所述第一加料器的所述出料管导入至所述第二加料器中；其中，

所述第二加料器设置在所述加热器周围，所述加热器将所述第二加料器中的所述补充原料熔化，熔化后的所述补充原料从所述第二加料器的出口流入所述坩埚中。

2.根据权利要求1所述的加料装置，其特征在于，所述第一加料器为锥形，和/或，所述第一加料器的所述出料管垂直延伸至所述第二加料器的入口。

3.根据权利要求1所述的加料装置，其特征在于，所述第一加料器的所述进料管和所述出料管分别设置有第一气阀和第二气阀。

4.根据权利要求1所述的加料装置，其特征在于，所述第二加料器的材质为碳化硅。

5.根据权利要求1所述的加料装置，其特征在于，所述第二加料器为方形结构，所述第二加料器的内表面设置有圆角；所述第二加料器的出口位于所述第二加料器的中心轴线上。

6.根据权利要求1所述的加料装置，其特征在于，所述第二加料器的出口为圆形；所述出口包括第一导流部和第二导流部，所述第一导流部和所述第二导流部同轴设置，所述第一导流部的直径大于所述第二导流部的直径。

7.根据权利要求1所述的加料装置，其特征在于，所述加热器为由多个口字型加热段间隔分布形成回字型加热器；最内侧所述加热段靠近所述第二加料器。

8.根据权利要求1所述的加料装置，其特征在于，所述炉体的顶部贯穿安装有真空气管，所述真空气管的底端延伸所述第二加料器上方或所述第二加料器内。

9.根据权利要求1所述的加料装置，其特征在于，所述晶体生长炉为铸锭炉，所述加热器为铸锭炉的顶部加热器。

10.根据权利要求8所述的加料装置，其特征在于，所述第二加料器为方形结构，所述第二加料器的边长为20-50cm；所述第二加料器的高度为2-5cm；所述第二加料器的壁厚为0.2-1cm；所述第二加料器的出口为圆形；所述圆形的直径为0.2-1cm。