CN105177701A - 一种低能耗单晶炉 - Google Patents

一种低能耗单晶炉 Download PDF

Info

Publication number
CN105177701A
CN105177701A CN201510666388.3A CN201510666388A CN105177701A CN 105177701 A CN105177701 A CN 105177701A CN 201510666388 A CN201510666388 A CN 201510666388A CN 105177701 A CN105177701 A CN 105177701A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crucible
energy consumption
graphite
low
heater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510666388.3A
Other languages
English (en)
Inventor
潘清跃
王平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU HUASHENG TIANLONG MACHINERY CO Ltd
Original Assignee
JIANGSU HUASHENG TIANLONG MACHINERY CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU HUASHENG TIANLONG MACHINERY CO Ltd filed Critical JIANGSU HUASHENG TIANLONG MACHINERY CO Ltd
Priority to CN201510666388.3A priority Critical patent/CN105177701A/zh
Publication of CN105177701A publication Critical patent/CN105177701A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明涉及单晶炉技术领域，特别是一种低能耗单晶炉，包括炉体和加热器，所述炉体内下端设置有石墨坩埚，所述石墨坩埚底部固定有托杆机构；所述石墨坩埚上部设置有热屏，所述热屏包括内、外石墨导流筒，所述内、外石墨导流筒之间设置为均匀厚度的绝热层，所述内、外石墨导流筒和绝热层形成三明治结构；所述石墨坩埚外侧设置有加热器。采用上述结构后，本发明特有的导流机构能够有效地阻止热量通过热屏向上炉腔和晶体的转递，显著地降低拉晶能耗；同时该结构还能在一定程度上增加固液界面的温度梯度，从而提高拉晶速度。

Description

一种低能耗单晶炉
技术领域
本发明涉及单晶炉技术领域，特别是一种低能耗单晶炉。
背景技术
直拉单晶法是目前普遍采用的一种单晶生长技术，它是将多晶硅放入石英坩锅,在单晶炉内利用加热器将硅原料熔化,然后用一根设定晶向的籽晶与熔体充分熔接后慢慢向上提拉籽晶,拉制出完整的圆柱形单晶棒。拉制单晶是一个费时，耗能的过程。以目前国内拉制8英寸晶棒为例，国内普遍采用22英寸热场，投料110-120KG，拉制周期通常在50-60小时，平均等径功率通常在55-65kW之间。近年来，随作太阳能行业生产成本压力的增加，越来越多的生产厂家采用更大尺寸的热场以增加投料量，提高生产效率以实现降低拉晶成本的目的。例如，目前国内开始推广的24英寸热场，一次投料量可达140-150KG，拉制周期在60小时左右，平均等径功率通常在65-75kW之间。国外报道的最好水平在45-50kW左右。
中国实用新型专利CN202401160U公开了一种直拉单晶炉，包括晶体提升电机、坩埚转动电机、炉壳、石英坩埚、石墨坩埚和加热器，晶体提升电机设置在炉壳上端，坩埚转动电机设置在炉壳底端，坩埚转动电机位于炉壳内的顶端上设有坩埚托盘，石英坩埚、石墨坩埚和加热器三者从内到外依次套接结构置于炉壳内，加热器固定在炉壳底端上，石墨坩埚固定在坩埚托板上，在石英坩埚与石墨坩埚之间垫有石墨纸。该实用新型提供的直拉单晶炉，将石墨坩埚和石英坩埚用石墨纸隔离开，使一氧化碳直接侵蚀的是石墨纸，能够减少一氧化硅和石英坩埚直接对石墨坩埚的侵蚀，只要定期跟换石墨纸就可以使石墨坩埚的使用寿命提高一至二倍左右，大幅度降低生产成本；但是，此实用新型没有降低能耗，能源消耗大。
发明内容
本发明需要解决的技术问题提供一种低能耗、大尺寸的直拉式单晶炉。
为解决上述的技术问题，本发明的一种低能耗单晶炉，包括炉体和加热器，所述炉体内下端设置有石墨坩埚，所述石墨坩埚底部固定有托杆机构；所述石墨坩埚上部设置有热屏，所述热屏包括内、外石墨导流筒，所述内、外石墨导流筒之间设置为均匀厚度的绝热层，所述内、外石墨导流筒和绝热层形成三明治结构；所述石墨坩埚外侧设置有加热器。
进一步的，所述托杆机构包括坩埚托杆和固定在坩埚托杆顶端的坩埚托盘，所述坩埚托盘固定在石墨坩埚底部；所述坩埚托杆底端伸出炉体，所述坩埚托杆外侧套有托杆托套。
进一步的，所述热屏上端外侧固定有石墨盖。
更进一步的，所述加热器与炉体之间设置有固化碳毡保温层。
进一步的，所述炉体底部内侧设置有热反射层。
更进一步的，所述热反射层为石墨碳毡。
采用上述结构后，本发明特有的导流机构能够有效地阻止热量通过热屏向上炉腔和晶体的转递，显著地降低拉晶能耗；同时该结构还能在一定程度上增加固液界面的温度梯度，从而提高拉晶速度。另外，通过固化碳毡保温层，有效得阻断了热量从加热器通过石墨盖向炉腔上部的传递。
附图说明
下面将结合附图和具体实施方式对本作进一步详细的说明。
图1为本发明一种低能耗单晶炉的结构示意图。
图中：1为炉体，2为石墨坩埚，3为坩埚托盘，4为坩埚托杆，5为托杆托套，6为加热器，7为内石墨导流筒，8为外石墨导流筒，9为绝热层，10为固化碳毡保温层，11为热反射层，12为石墨盖
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种低能耗单晶炉，包括炉体1和加热器9，所述炉体内下端设置有石墨坩埚2，所述石墨坩埚2底部固定有托杆机构。所述石墨坩埚2上部设置有热屏，所述热屏包括内石墨导流筒7和外石墨导流筒8，所述内、外石墨导流筒之间设置为均匀厚度的绝热层6，所述内、外石墨导流筒和绝热层9形成三明治结构，所述石墨坩埚2外侧设置有加热器6。本发明采用独特的热屏形状设计，该设计同时考虑了绝热和气流的优化。该热屏的特点是在内，外石墨导流筒之间保证有一定均匀厚度的绝热层(一种特殊的三明治结构)。该结构能有效地阻止热量通过热屏向上炉腔和晶体的转递，显著地降低拉晶能耗。同时该结构还能在一定程度上增加固液界面的温度梯度，从而提高拉晶速度。
进一步的，所述托杆机构包括坩埚托杆4和固定在坩埚托杆4顶端的坩埚托盘3，所述坩埚托盘3固定在石墨坩埚2底部；所述坩埚托杆4底端伸出炉体1，所述坩埚托杆4外侧套有托杆托套5。
进一步的，为了减少热量的流失，降低能耗，所述热屏上端外侧固定有石墨盖12。
进一步的，所述加热器6与炉体1之间设置有固化碳毡保温层10，新增的固化碳毡保温层，有效得阻断了热量从加热器通过石墨盖向炉腔上部的传递。
进一步的，所述炉体底部内侧设置有热反射层11，所述热反射层11为石墨碳毡，通过石墨碳毡可以很好的反射热量，降低能耗。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种低能耗单晶炉，包括炉体和加热器，其特征在于：所述炉体内下端设置有石墨坩埚，所述石墨坩埚底部固定有托杆机构；所述石墨坩埚上部设置有热屏，所述热屏包括内、外石墨导流筒，所述内、外石墨导流筒之间设置为均匀厚度的绝热层，所述内、外石墨导流筒和绝热层形成三明治结构；所述石墨坩埚外侧设置有加热器。
2.按照权利要求1所述的一种低能耗单晶炉，其特征在于：所述托杆机构包括坩埚托杆和固定在坩埚托杆顶端的坩埚托盘，所述坩埚托盘固定在石墨坩埚底部；所述坩埚托杆底端伸出炉体，所述坩埚托杆外侧套有托杆托套。
3.按照权利要求1所述的一种低能耗单晶炉，其特征在于：所述热屏上端外侧固定有石墨盖。
4.按照权利要求3所述的一种低能耗单晶炉，其特征在于：所述加热器与炉体之间设置有固化碳毡保温层。
5.按照权利要求1所述的一种低能耗单晶炉，其特征在于：所述炉体底部内侧设置有热反射层。
6.按照权利要求5所述的一种低能耗单晶炉，其特征在于：所述热反射层为石墨碳毡。
CN201510666388.3A 2015-10-14 2015-10-14 一种低能耗单晶炉 Pending CN105177701A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510666388.3A CN105177701A (zh) 2015-10-14 2015-10-14 一种低能耗单晶炉

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510666388.3A CN105177701A (zh) 2015-10-14 2015-10-14 一种低能耗单晶炉

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105177701A true CN105177701A (zh) 2015-12-23

Family

ID=54900106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510666388.3A Pending CN105177701A (zh) 2015-10-14 2015-10-14 一种低能耗单晶炉

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105177701A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107523869A (zh) * 2017-09-21 2017-12-29 浙江晶盛机电股份有限公司 一种单晶炉可提升水冷热屏装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0819783A1 (de) * 1996-07-17 1998-01-21 Wacker Siltronic Gesellschaft für Halbleitermaterialien Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls
US20040055531A1 (en) * 2002-09-20 2004-03-25 Memc Electronic Materials, Inc. Heat shield assembly for a crystal puller
CN102168300A (zh) * 2011-04-06 2011-08-31 天津市环欧半导体材料技术有限公司 一种用于重掺硅单晶制造的热***
CN202139324U (zh) * 2011-07-13 2012-02-08 西安华晶电子技术股份有限公司 一种上排气热场式直拉硅单晶炉石墨热场***
CN202187081U (zh) * 2011-07-30 2012-04-11 常州天合光能有限公司 一种单晶炉热场
JP2012101971A (ja) * 2010-11-09 2012-05-31 Mitsubishi Materials Techno Corp 単結晶シリコンの製造装置
CN103882510A (zh) * 2012-12-24 2014-06-25 九州方园新能源股份有限公司 一种提升单晶硅生长速度的导流筒
CN204251761U (zh) * 2014-11-27 2015-04-08 乐山新天源太阳能科技有限公司 单晶炉热场结构

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0819783A1 (de) * 1996-07-17 1998-01-21 Wacker Siltronic Gesellschaft für Halbleitermaterialien Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls
US20040055531A1 (en) * 2002-09-20 2004-03-25 Memc Electronic Materials, Inc. Heat shield assembly for a crystal puller
JP2012101971A (ja) * 2010-11-09 2012-05-31 Mitsubishi Materials Techno Corp 単結晶シリコンの製造装置
CN102168300A (zh) * 2011-04-06 2011-08-31 天津市环欧半导体材料技术有限公司 一种用于重掺硅单晶制造的热***
CN202139324U (zh) * 2011-07-13 2012-02-08 西安华晶电子技术股份有限公司 一种上排气热场式直拉硅单晶炉石墨热场***
CN202187081U (zh) * 2011-07-30 2012-04-11 常州天合光能有限公司 一种单晶炉热场
CN103882510A (zh) * 2012-12-24 2014-06-25 九州方园新能源股份有限公司 一种提升单晶硅生长速度的导流筒
CN204251761U (zh) * 2014-11-27 2015-04-08 乐山新天源太阳能科技有限公司 单晶炉热场结构

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107523869A (zh) * 2017-09-21 2017-12-29 浙江晶盛机电股份有限公司 一种单晶炉可提升水冷热屏装置
CN107523869B (zh) * 2017-09-21 2024-03-05 浙江晶盛机电股份有限公司 一种单晶炉可提升水冷热屏装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204825129U (zh) 一种高效多晶硅铸锭炉的热场结构
CN204570091U (zh) 具有补温导流筒的单晶炉
CN102978687B (zh) 一种多晶硅锭的晶体生长方法
CN104195634A (zh) 大尺寸硅锭多晶铸锭炉新型热场结构
CN206157273U (zh) 一种新型单晶炉
CN202989351U (zh) 基于多加热器的铸锭炉热场结构
CN206624946U (zh) 一种用于制备磷化铟单晶的高压炉
CN202164380U (zh) 高产出多晶硅铸锭炉热场结构
CN105133019A (zh) 多室砷化镓单晶生长炉及其生长方法
CN105177701A (zh) 一种低能耗单晶炉
CN207130360U (zh) 一种加热器
CN203923449U (zh) 一种低能耗单晶炉
CN202898592U (zh) 一种用于单晶炉的导流筒
CN101591805A (zh) 三为一体多晶硅定向结晶炉
CN202626346U (zh) 一种新型准单晶铸锭炉
CN103243386A (zh) 一种多晶硅铸锭炉***
CN201901727U (zh) 一种密闭式单晶炉热场***
CN104695014A (zh) 一种铸造多晶硅的退火工艺
CN201990762U (zh) 直拉单晶炉加热装置
CN201495105U (zh) 一种梯度控温的铸锭炉加热器
CN101724889A (zh) 一种用于直拉硅单晶炉热场***
CN204959080U (zh) 一种温控蓝宝石生长炉
CN204111924U (zh) 一种大尺寸硅锭多晶铸锭炉新型热场结构
CN201864791U (zh) 一种800型硅单晶炉的石墨导流筒
CN203144555U (zh) 一种多晶硅铸锭炉底部电磁感应加热***

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20151223