CN202323100U - 直拉八英寸硅单晶热场 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直拉八英寸硅单晶热场，所述护盘压片设于下护盘压片之上，下护盘压片和护盘压片之间填充有石墨毡；主保温筒的底部与下保温筒卡接，下保温筒底部与下护盘压片卡接，下护盘压片底部与炉底支撑环卡接；所述外导流筒置于导流筒支撑环上，内导流筒卡在外导流筒上，且内导流筒和外导流筒之间的间隙填充有石墨毡；本热场结构紧凑、保温性能更好、等径平均拉速提高，降低了等径功耗，节约了生产成本，提高生产效率。

Description

直拉八英寸硅单晶热场

技术领域

本实用新型涉及一种直拉八英寸硅单晶热场，属于硅单晶热场技术领域。

背景技术

太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，硅单晶太阳能电池是今后人类最重要的绿色能源之一。在现有工艺和条件下以及从电池性能上讲，硅单晶是制造太阳电池比较理想的材料，而优质参数的硅单晶是生产制作高效率太阳能电池的基本条件。

国际上直拉硅单晶主流产品是Φ200mm，逐渐向Φ300mm过渡，研制水平已经达到Φ400mm～450mm。在中国太阳能光伏领域，市场对八英寸硅片的需求增长非常大，尤其是近年来，八英寸硅单晶成为主流产品。

目前，国内生产八英寸硅单晶所使用的主要还是以20英寸热场为主，按照现有技术，拉制硅单晶所使用的常规20英寸热场存在功耗高、拉速低、石墨坩埚损耗大的问题。如附图1所示：现有20英寸的导流筒式热场中，热场部件包括石墨毡1-1、石墨压片1-2、排气口1-3、下石墨保温筒1-4、下石墨支撑环1-5、中轴加长轴1-6、主石墨保温筒1-7、加热器1-8、上支撑环1-9、中轴护套1-10、电极护套1-11、电极石英护套1-12、石墨中轴1-13、埚托1-14、石墨坩埚1-15、石英坩埚1-16、上部保温盖板1-17、熔硅1-18、顶部盖板1-21、外导流筒1-22、导流筒垫高环1-23、导流筒支撑环1-24、上石墨保温筒1-25、内导流筒1-26和定位环1-27。其具体结构为：在炉膛内径为850mm的单晶炉内安装以加热器1-8为核心的复合式热装置，籽晶1-20和硅单晶棒1-19置于石英坩埚1-16中，放入加热器1-8***安装主石墨保温筒1-7，主石墨保温筒1-7外面裹上石墨毡1-1。主石墨保温筒1-7位于下石墨支撑环1-5上的子口内，下石墨支撑环1-5位于下石墨保温筒1-4上，下石墨保温筒1-4的外面也包覆石墨毡1-1，下石墨保温筒1-4位于石墨压片1-2上的子口内，石墨压片1-2下垫上石墨毡1-1，主石墨保温筒1-7上沿盖有上支撑环1-9，上支撑环1-9下面的子口卡在主石墨保温筒1-7上，在上支撑环1-9上垫石墨毡1-1再在上面压上上部保温盖板1-17，上上石墨保温筒1-25放在上支撑环1-9的上并卡在子口内，在上上石墨保温筒1-25外包覆石墨毡1-1，导流筒支撑环1-24卡在上上石墨保温筒1-25上，导流筒支撑环1-24上垫导流筒垫高环1-23，外导流筒1-22上沿放在导流筒垫高环1-23上，定位环1-27紧贴导流筒垫高环1-23外沿放在导流筒支撑环1-24上，顶部盖板1-21下垫石墨毡1-1。石墨下轴1-13上放中轴加长轴1-6，中轴加长轴1-6支撑放埚托1-14。该导流筒式热场存在以下一些不足：

1、热场整体不够紧凑、保温效果差、能耗较高；

2、热场导流筒结构设计不合理导致氩气流动不畅、隔热效果不佳、外导流筒上沿外部易大量附着氧化硅挥发物、成晶不稳定；

3、单晶头部尾部的纵向温度梯度变化大，整体拉速较低； 

4、石墨坩埚结构不合理，使用寿命低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种结构更加紧凑、保温性能更好、等径平均拉速提高、等径功耗得以降低的直拉八英寸硅单晶热场，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本实用新型目的通过下述技术方案来实现：一种直拉八英寸硅单晶热场，包括石墨毡、炉底支撑环、电极护套、下护盘压片、石墨电极、下保温筒、埚托、石墨坩埚、加热器、主保温筒、上支撑环、上保温盖、电极螺栓、石墨中轴、中轴加长轴、上保温筒、外导流筒、导流筒支撑环、内导流筒、护盘压片和石英坩埚，主保温筒设于加热器***，加热器设于石墨电极上；加热器中间设石墨中轴，石墨中轴上设中轴加长轴，中轴加长轴支撑埚托；所述护盘压片设于下护盘压片之上，下护盘压片和护盘压片之间填充有石墨毡；主保温筒的底部与下保温筒卡接，下保温筒底部与下护盘压片卡接，下护盘压片底部与炉底支撑环卡接；所述外导流筒置于导流筒支撑环上，内导流筒卡在外导流筒上，且内导流筒和外导流筒之间的间隙填充有石墨毡；所述埚托支撑石墨坩埚，石英坩埚设于石墨坩埚内，且石英坩埚上沿高出石墨坩埚上沿。

作为优选，主保温筒上部与上支撑环卡接，上支撑环的上部与上保温筒下部卡接，上保温筒的上部与导流筒支撑环卡接。

作为进一步优选，所述主保温筒、下保温筒和上保温筒外均包覆有石墨毡。

作为进一步优选，导流筒支撑环上垫有石墨毡，石墨毡上方放上保温盖。

作为进一步优选，所述炉底支撑环内垫有石墨毡。

所述内、外导流筒之间的间隙加大，填充更多的石墨毡；石墨坩埚与石墨埚托之间的接触面积也增大。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型直拉八英寸硅单晶热场中，导流筒隔热效果好、大量减少了热量的散失，解决了外导流筒上沿外部大量附着氧化硅挥发物的现象；加强了热场保温、增大了晶体内部的纵向温度梯度、提高了整体拉速，更好的保证了成晶的稳定性，石墨坩埚的结构大幅延长了其使用寿命；因此，本实用新型直拉八英寸硅单晶热场整体结构更加紧凑、保温性能更好、等径平均拉速提高，降低了等径功耗，节约了生产成本，提高生产效率。

附图说明

图1是现有技术中热场的结构示意图。

图2是本实用新型中热场的结构示意图；

图3为图2中石墨坩埚的结构示意图；

图4为图2中导流筒的结构示意图。

现有技术图1中：1-1是石墨毡，1-2是石墨压片，1-3是排气口，1-4是下石墨保温筒，1-5是下石墨支撑环，1-6是中轴加长轴，1-7是主石墨保温筒，1-8是加热器，1-9是上支撑环，1-10是中轴护套，1-11是电极护套，1-12是电极石英护套，1-13是石墨中轴，1-14是埚托，1-15是石墨坩埚，1-16是石英坩埚，1-17是上部保温盖板，1-18是熔硅，1-19是硅单晶棒，1-20是籽晶，1-21是顶部盖板，1-22是外导流筒，1-23是导流筒垫高环，1-24是导流筒支撑环，1-25是上石墨保温筒，1-26是内导流筒，1-27是定位环。

本实用新型图2中：1是石墨毡，2是炉底支撑环，3是电极护套，4是下护盘压片，5是石墨电极，6是下保温筒，7是埚托，8是石墨坩埚，9是加热器，10是主保温筒，11是上支撑环，12是硅单晶棒，13是上保温盖，14是炉筒排气口，15是电极螺栓，16是石墨中轴，17是中轴加长轴，18是熔硅，19是上保温筒，20是外导流筒，21是导流筒支撑环，22是内导流筒，23是籽晶，24是护盘压片，25是石英坩埚。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。

实施例1

一种直拉八英寸硅单晶热场，如图2、图3、图4所示，热场包括石墨毡1、炉底支撑环2、电极护套3、下护盘压片4、石墨电极5、下保温筒6、埚托7、石墨坩埚8、加热器9、主保温筒10、上支撑环11、上保温盖13、电极螺栓15、石墨中轴16、中轴加长轴17、上保温筒19、外导流筒20、导流筒支撑环21、内导流筒22、护盘压片24和石英坩埚25，主保温筒10设于加热器9***，加热器9设于石墨电极5上；加热器9中间设石墨中轴16，石墨中轴16上设中轴加长轴17，中轴加长轴17支撑埚托7，所述护盘压片24设于下护盘压片4之上，下护盘压片4和护盘压片24之间填充有石墨毡1；主保温筒10的底部与下保温筒6卡接，下保温筒6底部与下护盘压片4卡接，下护盘压片4底部与炉底支撑环2卡接；所述外导流筒20置于导流筒支撑环21上，内导流筒22卡在外导流筒20上，且内导流筒22和外导流筒20之间填充有石墨毡1；所述埚托7支撑石墨坩埚8，石英坩埚25设于石墨坩埚8内，且石英坩埚25上沿高出石墨坩埚8上沿。

主保温筒10上部与上支撑环11卡接，上支撑环11的上部与上保温筒19下部卡接，上保温筒19的上部与导流筒支撑环21卡接；导流筒支撑环21上垫有石墨毡1，石墨毡1上设上保温盖13；所述主保温筒10、下保温筒6和上保温筒19外均包覆有石墨毡1；所述炉底支撑环2内垫有石墨毡1。

具体来说：本实用新型直拉八英寸硅单晶热场是在炉膛内径Φ＝850mm单晶炉内安装以加热器9为核心的复合式热装置，加热器9***安装主保温筒10，主保温筒10外面裹上石墨毡1。主保温筒10座落在下保温筒6上的止口内，下保温筒6座落在下护盘压片4上的止口内，下护盘压片4下止口卡在炉底支撑环2上，炉底支撑环内垫上石墨毡1，主保温筒10上沿放上上支撑环11，上支撑环11下面的止口要卡在主保温筒10上，在上支撑环11上装上上保温筒19，上保温筒19卡在上支撑环11的上止口内，并在上保温筒19外裹上石墨毡1，导流筒支撑环21卡在上保温筒19上，外导流筒20下沿放在导流筒支撑环21上，内导流筒22卡在外导流筒20上，导流筒支撑环21上垫石墨毡1，石墨毡上盖上保温盖13。

石墨中轴16上放中轴加长轴17，中轴加长轴17支撑放埚托7，埚托7支撑石墨坩埚8，石英坩埚25座落在石墨坩埚8内，石英坩埚25上沿需高出石墨坩埚8上沿。

加热器9是坐在石墨电极5上的，石墨电极5通过螺纹紧固在通电金属电极上。

如图3所示：此石墨坩埚为三瓣坩埚本体配合而成，坩埚本体呈圆筒状，坩埚本体外表面内外圈具有间隔均匀且高度相同的小凸台。本实用新型热场中的石墨坩埚A处较原石墨坩埚厚3mm，石墨坩埚B处是易断裂处也加厚10-15mm，另外，增加了石墨坩埚C处，石墨坩埚D处直径缩小70-80mm，增加了石墨坩埚与埚托的接触面。

如图4所示：本实用新型热场中的导流筒是由内导流筒22与外导流筒20配合而成，所述外导流筒20的形状分为上、下两段，上段为垂直段、下端往内倾斜，内导流筒22的下法兰面平放在外导流筒20的上法兰面上，内导流筒22的下止口卡在外导流筒20的下止口上，内外导流筒配合好后内部留有一定空间，此处填充石墨毡1。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种直拉八英寸硅单晶热场，包括石墨毡（1）、炉底支撑环（2）、电极护套（3）、下护盘压片（4）、石墨电极（5）、下保温筒（6）、埚托（7）、石墨坩埚（8）、加热器（9）、主保温筒（10）、上支撑环（11）、上保温盖（13）、电极螺栓（15）、石墨中轴（16）、中轴加长轴（17）、上保温筒（19）、外导流筒（20）、导流筒支撑环（21）、内导流筒（22）和石英坩埚（25），主保温筒（10）设于加热器（9）***，加热器（9）设于石墨电极（5）上；加热器（9）中间设石墨中轴（16），石墨中轴（16）上设中轴加长轴（17），中轴加长轴（17）支撑埚托（7）；其特征在于：还包括护盘压片（24），所述护盘压片（24）设于下护盘压片（4）之上，下护盘压片（4）和护盘压片（24）之间填充有石墨毡（1）；主保温筒（10）的底部与下保温筒（6）卡接，下保温筒（6）底部与下护盘压片（4）卡接，下护盘压片（4）底部与炉底支撑环（2）卡接；所述外导流筒（20）置于导流筒支撑环（21）上，内导流筒（22）卡在外导流筒（20）上，且内导流筒（22）和外导流筒（20）之间的间隙填充有石墨毡（1）；所述埚托（7）支撑石墨坩埚（8），石英坩埚（25）设于石墨坩埚（8）内，且石英坩埚（25）上沿高出石墨坩埚（8）上沿。

2.根据权利要求1所述的直拉八英寸硅单晶热场，其特征在于：主保温筒（10）上部与上支撑环（11）卡接，上支撑环（11）的上部与上保温筒（13）下部卡接，上保温筒（13）的上部与导流筒支撑环（21）卡接。

3.根据权利要求2所述的直拉八英寸硅单晶热场，其特征在于：所述主保温筒（10）、下保温筒（6）和上保温筒（13）外均包覆有石墨毡（1）。

4.根据权利要求3所述的直拉八英寸硅单晶热场，其特征在于：导流筒支撑环（21）上垫有石墨毡（1），石墨毡（1）上方放上保温盖（13）。

5.根据权利要求1或4中任一权利要求所述的直拉八英寸硅单晶热场，其特征在于：所述炉底支撑环（2）内垫有石墨毡（1）。

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