CN102453959A - 长晶炉的气流导引装置 - Google Patents

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陈志臣
邓应扬
吕中伟
陈学亿
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Abstract

本发明长晶炉的气流导引装置，主要提供长晶炉一种能够有效降低杂质浓度，藉以提升晶体质量的气流导引装置；所述的气流导引装置包括有：一相对罩设于坩埚***的绝热层、一设于绝热层上的输气管，以及若干设于绝热层的排气孔；其中，输气管的管口处设有若干呈放射状配置的导流板，使熔汤的自由表面得以同步接受导引气流的吹拂作用，而加速将杂质带离自由表面的速率，以有效降低杂质浓度，藉以提熔汤冷却固化后的晶体质量。

Description

长晶炉的气流导引装置
技术领域
本发明有关一种应用于长晶炉的气流导引装置，尤指一种可以有效降低杂质浓度的长晶炉气流导引装置。
背景技术
众所周知，太阳能电池是利用太阳光与材料相互作用直接产生电力的一种无污染再生能源，尤其太阳能电池在使用中并不会释放包括二氧化碳在内的任何气体，明显可改善生态环境、解决地球温室效应的问题。
太阳能电池是将太阳能转换成电能的装置，且不需要透过电解质来传递导电离子，而是改采半导体产生PN结来获得电位，当半导体受到太阳光的照射时，大量的自由电子伴随而生，而此电子的移动又产生了电流，也就是在PN结处产生电位差。
目前，太阳能电池主要分非晶、单晶及多晶三种；如图1所示，为一种用以制造硅晶体的长晶炉，其主要以一供盛装硅熔汤11的坩埚21为主体，并且于坩埚21***设有侧绝热层22及上绝热层23，使构成一密封的热场，并且于热场当中设有加热器24用以对硅金属进行加热。
再者，热场的上绝热层23处设有一供连接惰性气体的输气管25，以及数量不等的排气孔26。使于硅金属加热熔融过程中，配合由输气管25输入预定流速的气体，藉以产生通过热场的气流，以将容易形成杂质的氧化物排出。
整体长晶炉则可采用降低加热器24功率使坩埚21内的硅熔汤11固化的方式获得晶体12(铸造法)，或采用侧绝热层22上移辐射冷却使坩埚21内的硅熔汤11固化的方式获得晶体12(直接固化***)。
甚至于，可进一步于坩埚21与底座27之间连接有一支柱28；使得以透过支柱28带动坩埚21下移至冷区，使坩埚21内的硅熔汤11固化的方式获得晶体12(布氏法)，或是于支柱28导入冷却流体，使坩埚21内的硅熔汤11固化的方式获得晶体12(热交换器法)。
然而，类似习用的长晶炉的气流导引装置当中的输气管25仅概略伸入上绝热层23下方的热场中，因此极容易因为输气管25的管口与坩埚21内部硅熔汤11的自由表面(硅熔汤与气体的接触表面)距离过长，致使排出输气管25的气流无法有效将杂质带离自由表面，使形成的晶体所含杂质浓度较高，因而降低晶体质量。
发明内容
有鉴于此，本发明即在提供长晶炉一种可以有效降低杂质浓度，藉以提升晶体质量的气流导引装置，为其主要目的。
为达上述目的，本发明的气流导引装置包括有：一相对罩设于坩埚***的绝热层、一设于绝热层上的输气管，以及若干设于绝热层的排气孔，使得以配合由输气管输入预定流速的气体，藉以产生通过热场的气流，以将容易形成杂质的氧化物排出；尤其，输气管的管口处设有若干呈放射状配置的导流板，其通过输气管的气流即在导流板的作用下，使熔汤的自由表面得以同步接受导引气流的吹拂作用，达到有效降低杂质浓度的目的，进而提升晶体的质量。
本发明的气流导引装置可进一步在输气管处设有一高度调节机构，使得以依照实际操作时的坩埚高度或熔汤的自由表面高度，而调整输气管的相对高度，以准确掌控输气管的管口与坩埚内部熔汤的自由表面保持在预定的间距范围内，使得以在相同气体流速的条件下，可增加自由表面气体的流速，能够将气化的杂质混合气迅速带离熔汤的自由表面，并加速将杂质带离自由表面的速率。
本发明的气流导引装置可再进一步于各导流板与输气管之间设有角度调节机构，使得以依照实际操作状态调整导流板的角度，使得以配合晶体生长过程改变气体的流速，进而能够准确掌控晶体的质量。
附图说明
图1为一习用长晶炉的长晶炉的气流导引装置结构示意图。
图2为本发明的长晶炉结构剖视图。
图3为本发明中导流板的结构俯视图。
图4为本发明中导流板的另一结构俯视图。
图5为本发明第一实施例的气流导引装置结构剖视图。
图6为本发明第二实施例的气流导引装置结构剖视图。
【图号说明】 　　　
11硅熔汤
12晶体
21坩埚
22侧绝热层
23上绝热层
24加热器
25输气管
26排气孔
27底座
28支柱
31坩埚
32绝热层
33输气管
331螺牙区段
34排气孔
35螺旋套筒
36导流板
361轨道
362拉杆
363铰链
37加热器
38支柱
39盖板
41熔汤
42晶体。  
具体实施方式
本发明主要提供长晶炉一种可以有效降低杂质浓度，藉以提升晶体质量的气流导引装置，如图2及图3所示，本发明的长晶炉主要以一供盛装硅熔汤41的坩埚31为主体，并且于坩埚31***设有绝热层32，使构成一密封的热场，并且于热场当中设有加热器37用以对硅金属进行加热。
本发明的气流导引装置包括有：一设于该绝热层32上的输气管33，以及若干设于该绝热层32的排气孔34；使得以配合由输气管33输入预定流速的气体，藉以产生通过热场的气流，以将容易形成杂质的氧化物排出；其特征在于：
该输气管33的管口处设有若干呈放射状配置的导流板36，用以将通过输气管33的气流朝向输气管33的管口周围引导，使熔汤41的自由表面得以同步接受导引气流的吹拂作用，而加速将杂质带离自由表面的速率，以有效降低杂质浓度，藉以提熔汤41冷却固化后的晶体质量。
本发明的气流导引装置所应用的长晶炉，可以为采用直接降低加热器功率使坩埚31内的熔汤41冷却固化(铸造法)的长晶炉，或是以绝热层32上移辐射冷却使坩埚31内的熔汤41冷却固化(直接固化***)的长晶炉。
当然，本发明的气流导引装置所应用的长晶炉可进一步于坩埚31底部连接有一支柱38；使得以透过支柱带动坩埚31下移至冷区，使坩埚31内的熔汤41冷却固化(布氏法)，或是于支柱导入冷却流体，使坩埚31内的熔汤41冷却固化(热交换器法)，而皆可以利用本发明的气流导引装置有效降低杂质浓度，藉以提升熔汤41冷却固化后的晶体42质量。
再者，本发明的气流导引装置可进一步在该输气管33处设有一用以调节该输气管33相对高度的高度调节机构，该高度调节机构可以由一轴设于该绝热层32上的螺旋套筒35为主体，该输气管33的***设有供与该螺旋套筒35相螺接的螺牙区段331，使当该输气管33与螺旋套筒35相对转动时，即可利用螺旋作用调整该输气管的相对高度。
整体长晶炉的气流导引装置即得以依照实际操作时的坩埚31高度或熔汤41的自由表面高度，调整该输气管33的相对高度，以准确掌控输气管33的管口与坩埚31内部熔汤41的自由表面保持在预定的间距范围内，使得以在相同气体流速的条件下，增加自由表面气体的流速，能够将气化的杂质混合气迅速带离熔汤41的自由表面，并加速将杂质带离自由表面的速率。
再者，该坩埚31内部轮廓形状可以如呈图3所示为方形，或是如图4所示该坩埚31内部轮廓形状为圆形；而且，该导流板36的外缘与该坩埚31的内缘保持有一预定的间距，且，本发明的气流导引装置当中相邻导流板36尾端的间隙小于导流板36宽度的一半为佳。
另外，本发明的气流导引装置可再进一步于各导流板36与输气管之间设有角度调节机构，使得以依照实际操作状态调整导流板的角度，使得以配合晶体生长过程改变气体的流速，进而能够准确掌控晶体的质量。
于实施时，如图5所示，本发明中的角度调节机构在各导流板36上设有轨道361，另于各轨道361与该输气管33之间连接有拉杆362，使得以在拉杆362与轨道361的作用下，使导流板36与输气管33可做夹角的调整；抑或是，如图6所示，于各导流板36与该输气管33之间设有铰链363，使导流板36与输气管33可做夹角的调整，以符合不同气体流速的使用需求，而该导流板36与输气管33的角度可以介于80~160度之间，其中以90度以及150度为最佳；当然，另于该坩埚31上方可进一步设有盖板39，而该盖板36上设有预定数量的排气孔34。
本发明的气流导引装置主要利用该输气管33管口处的导流板36设计，使通过输气管33的气流可在导流板36的作用下，使熔汤41的自由表面得以同步接受导引气流的吹拂作用，达到有效降低杂质浓度的目的。

Claims (9)

1.一种长晶炉的气流导引装置，包括有：一相对罩设于坩埚***的绝热层、一设于绝热层上的输气管，以及若干设于绝热层上的排气孔；其特征在于：该输气管的管口处设有若干呈放射状配置的导流板。
2.如权利要求1所述长晶炉的气流导引装置，其特征在于，该输气管处设有一用以调节该输气管相对高度的高度调节机构。
3.如权利要求1所述长晶炉的气流导引装置，其特征在于，各导流板处设有用以调整导流板角度的角度调整机构。
4.如权利要求1所述长晶炉的气流导引装置，其特征在于，该输气管处设有一用以调节该输气管相对高度的高度调节机构；各导流板处设有用以调整导流板角度的角度调整机构。
5.如权利要求2或4所述长晶炉的气流导引装置，其特征在于，该高度调节机构由一轴设于该绝热层上的螺旋套筒为主体，该输气管的***设有供与该螺旋套筒相螺接的螺牙区段，以利用螺旋作用调整该输气管的相对高度。
6.如权利要求3或4所述长晶炉的气流导引装置，其特征在于，该角度调节机构在各导流板上设有轨道，另于各轨道与该输气管之间连接有拉杆。
7.如权利要求3或4所述长晶炉的气流导引装置，其特征在于，该角度调节机构于各导流板与该输气管之间设有铰链。
8.如权利要求1、2、3或4所述长晶炉的气流导引装置，其特征在于，该坩埚上方设有盖板，而该盖板上设有预定数量的排气孔。
9.如权利要求1、2、3或4所述长晶炉的气流导引装置，其特征在于，相邻导流板尾端的间隙小于导流板宽度的一半。
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