CN204570091U - 具有补温导流筒的单晶炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有补温导流筒的单晶炉，包括炉体，所述炉体中设有容纳硅液的石英坩埚，所述石英坩埚的侧面设有第一加热器，所述石英坩埚上方设有可供单晶棒穿过的导流筒，所述导流筒的底部设有第二加热器；所述第二加热器包括设于导流筒底部的环形石墨块，所述导流筒包括隔热毡，所述隔热毡的内侧为环形石墨板，所述隔热毡内侧的环形石墨板与导流筒底部的环形石墨块一体相连，所述环形石墨板和环形石墨块分为两块并与外接电极块相连。本实用新型通过在导流筒的底部设置第二加热器，从而能够对单晶硅棒内的温度梯度及硅液中心区域的温度实现稳定、精确的控制，解决了硅液中心温度控制难的问题，并可大大减少能耗。

Description

具有补温导流筒的单晶炉

技术领域

本实用新型涉及一种单晶炉，尤其涉及一种具有补温导流筒的单晶炉。

背景技术

随着硅太阳能电池产业的发展，对硅单晶棒的需求急剧增加。直拉法单晶炉是目前制作硅单晶的主要设备。直拉法单晶炉设备热场的改造对拉制单晶的技术进步贡献最大，针对单晶炉热场的优化设计是单晶炉设备厂家的一贯追求。

目前直拉法单晶硅的主流单晶棒的直径150～205mm，更大尺寸的单晶棒在半导体领域意味着单个硅片上更多的集成器件；对于硅太阳能电池来说，更大尺寸的单晶棒的单位能耗更少、更大的单个硅片意味着组件封装成本大幅降低，但是目前直拉法单晶硅的直径200～400mm的硅棒技术仍然不够成熟。

对于直径200～400mm的单晶棒来说，由于其采用的石英坩埚尺寸较大，主要由坩埚外侧面的加热器进行加热。在加热的过程中，由于硅液中心距离加热器较远，温度不容易控制。此外，现有的单晶炉，当对中心处硅液进行加热时，需要将侧面主加热器整体加热温度提高，完成整个坩埚中硅液的加热，造成了热能的浪费。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有补温导流筒的单晶炉，能够解决硅液中心温度控制难的问题，方便地对硅液中心进行局部精确加热，大大减少能耗。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种具有补温导流筒的单晶炉，包括炉体，所述炉体中设有容纳硅液的石英坩埚，所述石英坩埚的侧面设有第一加热器，其中，所述石英坩埚上方设有可供单晶棒穿过的导流筒，所述导流筒的底部设有第二加热器。

上述的具有补温导流筒的单晶炉，其中，所述第二加热器包括设于导流筒底部的环形石墨块，所述导流筒包括隔热毡，所述隔热毡的内侧为环形石墨板，所述隔热毡内侧的环形石墨板与导流筒底部的环形石墨块一体相连，所述环形石墨板和环形石墨块分为两块并与外接电极块相连。

上述的具有补温导流筒的单晶炉，其中，所述导流筒底部环形石墨块的高度为3～10cm，厚度为2～4cm；所述隔热毡内侧环形石墨板的厚度为1～2cm。

上述的具有补温导流筒的单晶炉，其中，所述隔热毡为硬质石墨碳毡。

上述的具有补温导流筒的单晶炉，其中，所述外接电极块为设于炉体外的石墨电极。

上述的具有补温导流筒的单晶炉，其中，所述隔热毡的外侧装有反射板。

上述的具有补温导流筒的单晶炉，其中，所述反射板为钼板，厚度为1～2mm。

本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的具有补温导流筒的单晶炉，通过在导流筒的底部设置第二加热器，第一加热器和第二加热器可方便地独立供电加热，从而能够对单晶硅棒内的温度梯度及硅液中心区域的温度实现稳定、精确的控制，解决了硅液中心温度控制难的问题，并可大大减少能耗。

附图说明

图1为本实用新型具有补温导流筒的单晶炉结构示意图。

图中：

1  单晶棒           2  第二加热器        3  反射板

4  隔热毡           5  外接电极块        6  石英坩埚

7  炉体             8  第一加热器

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1为本实用新型具有补温导流筒的单晶炉结构示意图。

请参见图1，本实用新型提供的具有补温导流筒的单晶炉，包括炉体7，所述炉体7中设有容纳硅液的石英坩埚6，所述石英坩埚6的侧面设有第一加热器8，其中，所述石英坩埚6上方设有可供单晶棒1穿过的导流筒，所述导流筒的底部设有第二加热器2。

本实用新型提供的具有补温导流筒的单晶炉，通过在导流筒的底部设置第二加热器2，第一加热器8和第二加热器2可方便地独立供电加热，从而能够对单晶硅棒内的温度梯度及硅液中心区域的温度实现稳定、精确的控制，解决大尺寸单晶拉制的过程中，硅液中心热量不足，温度梯度及固液过冷度控制较难的问题。具体来说，所述第二加热器2包括设于导流筒底部的环形石墨块，所述导流筒包括隔热毡4，所述隔热毡4为硬质石墨碳毡，起到隔热屏的作用，所述隔热毡4内侧为环形石墨板，所述隔热毡4内侧的环形石墨板与导流筒底部的环形石墨块一体相连，所述环形石墨板和环形石墨块分为两块并与外接电极块5相连；所述外接电极块5为设于炉体7外的石墨电极。

本实用新型提供的具有补温导流筒的单晶炉，所述导流筒底部环形石墨块的高度为3～10cm，厚度为2～4cm，对硅棒底部及导流筒底部中心区域硅液起到加热的作用；所述隔热毡4内侧环形石墨板的厚度为1～2cm。

本实用新型提供的具有补温导流筒的单晶炉，其中，所述隔热毡4的外侧装有反射板3，以便更好地提高加热效率，减小能耗；所述反射板3可以为钼板，厚度优选为1～2mm。

本实用新型提供的具有补温导流筒的单晶炉，具体操作使用如下：

硅液熔化后，待温度均匀稳定；

籽晶引晶后，放肩得到一个小的单晶体，将此单晶体提出炉体后进行电阻率测试；

对于n型单晶棒拉制工艺，需将n型掺杂剂放在上一步成型的小单晶体顶部，投入硅液中心；

提高导流筒上加热块的功率，进行加热，将硅液中心温度提高，将有利于掺杂剂的熔化和快速扩散均匀；

稳定～30分钟后，开始重新引晶、放肩、转肩和等径；

等径完毕后，在侧面第一加热器功率不变的情况下；提高导流筒上的第二加热器功率，提高加热温度，加快向上提拉的速度，即可完成收尾工艺；在不改变侧面第一加热器功率的情况下，只需调节导流筒上第二加热器的功率，即可实现中心区域降温并开始第二根单晶的引晶。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种具有补温导流筒的单晶炉，包括炉体(7)，所述炉体(7)中设有容纳硅液的石英坩埚(6)，所述石英坩埚(6)的侧面设有第一加热器(8)，其特征在于，所述石英坩埚(6)上方设有可供单晶棒(1)穿过的导流筒，所述导流筒的底部设有第二加热器(2)。

2.如权利要求1所述的具有补温导流筒的单晶炉，其特征在于，所述第二加热器(2)包括设于导流筒底部的环形石墨块，所述导流筒包括隔热毡(4)，所述隔热毡(4)的内侧为环形石墨板，所述隔热毡(4)内侧的环形石墨板与导流筒底部的环形石墨块一体相连，所述环形石墨板和环形石墨块分为两块并与外接电极块(5)相连。

3.如权利要求2所述的具有补温导流筒的单晶炉，其特征在于，所述导流筒底部环形石墨块的高度为3～10cm，厚度为2～4cm；所述隔热毡(4)内侧环形石墨板的厚度为1～2cm。

4.如权利要求2所述的具有补温导流筒的单晶炉，其特征在于，所述隔热毡(4)为硬质石墨碳毡。

5.如权利要求2所述的具有补温导流筒的单晶炉，其特征在于，所述外接电极块(5)为设于炉体(7)外的石墨电极。

6.如权利要求2所述的具有补温导流筒的单晶炉，其特征在于，所述隔热毡(4)的外侧装有反射板(3)。

7.如权利要求6所述的具有补温导流筒的单晶炉，其特征在于，所述反射板(3)为钼板，厚度为1～2mm。