[發(fā)明專利]直拉硅單晶熱場

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010288250.1
• 申請日: 2010-09-20
• 公開（公告）號: CN101949057A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉彬國;何京輝;曹祥瑞;顏超
• 申請（專利權(quán)）人: 邢臺晶龍電子材料有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 夏素霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硅單晶生長的熱場，尤其是一種直拉硅單晶熱場。

背景技術(shù)

太陽能是未來最清潔、安全和可靠的能源，發(fā)達(dá)國家正在把太陽能的開發(fā)利用作為能源革命主要內(nèi)容長期規(guī)劃，光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過最近幾年的發(fā)展，已經(jīng)證明了，單晶硅太陽能電池是今后人類最重要的綠色能源之一。優(yōu)質(zhì)參數(shù)的硅單晶是生產(chǎn)制作高效率太陽能電池的基本條件。

單晶硅多采用直拉法工藝生產(chǎn)：將多晶硅原料放入石英坩堝，加熱熔化。調(diào)整溫度到硅的凝固點，將籽晶(晶體生長的種子)與熔硅接觸，控制溫度和拉速(籽晶向上提拉的速度)，使熔硅從籽晶長大到目標(biāo)直徑，提高拉速使晶體保持等直徑生長。坩堝中的熔硅快用完時，調(diào)整溫度和拉速，使晶體直徑逐漸縮小，直至成為錐形。最后提升晶體使之脫離熔硅液面，完成一次晶體生長過程。

現(xiàn)有的用于直拉單晶硅的熱場結(jié)構(gòu)包括爐體、爐體內(nèi)設(shè)置的石英坩堝和加熱器；爐體側(cè)壁下部設(shè)置有通孔，該通孔與抽氣管道連通，抽氣管道與泵相連接，爐體的頂部與氬氣輸送裝置相連通，爐體的底部設(shè)置有爐底盤，爐底盤的上面安裝有保溫桶，所述的保溫桶外側(cè)包裹有保溫材料；在保溫桶的頂部設(shè)有環(huán)形的大蓋，在大蓋的內(nèi)環(huán)上固接有位于石英坩堝上部的導(dǎo)流筒。該結(jié)構(gòu)的熱場在使用時，氬氣從頂部進入熱場，在泵的吸力作用下，氬氣從上而下經(jīng)過熱場，進入抽氣管道和泵后排放；流經(jīng)熱場的氬氣流會將單晶硅生長過程中長生的大量揮發(fā)物攜帶排出。

這種結(jié)構(gòu)的熱場內(nèi)部是上下等徑結(jié)構(gòu)，加熱器對導(dǎo)流筒烘烤非常嚴(yán)重，很大程度上影響了單晶潛熱的散發(fā)，從而致使單晶在生長過程中產(chǎn)生的熱量不能及時的帶走，如果拉速較高時會出現(xiàn)變形現(xiàn)象，同時可能造成單晶斷棱，影響產(chǎn)量、成品率。雖然現(xiàn)有的技術(shù)中有對熱場結(jié)構(gòu)進行改變的技術(shù)，如專利申請?zhí)?00820028427.2就提供了一種直拉硅單晶生長的熱場結(jié)構(gòu)，但是也存在著上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種拉速較高的直拉硅單晶熱場。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：其包括爐體、爐體內(nèi)設(shè)置的石英坩堝和加熱器；爐體側(cè)壁下部設(shè)置有通孔，爐體的頂部開有氬氣進口；爐體的底部設(shè)置有爐底盤，爐底盤的上面安裝有保溫桶，所述的保溫桶外側(cè)包裹有保溫材料；在保溫桶的頂部設(shè)有環(huán)形的大蓋，在大蓋的內(nèi)環(huán)上固設(shè)有位于石英坩堝上部的導(dǎo)流筒，所述保溫桶的上部設(shè)有向內(nèi)的變徑。

進一步的，所述保溫桶上的變徑位于加熱器的上部，且變徑與加熱器之間留有空隙。

更進一步的，所述的導(dǎo)流筒為倒圓臺形筒，在倒圓臺形筒外壁的中下部設(shè)有環(huán)形凸起。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明通過保溫桶變徑將加熱器的熱輻射屏蔽，減少加熱器對單晶潛熱的影響；改變了氬氣的流動路線，使氬氣不再直接吹向加熱器，有效降低熱系統(tǒng)的能量損耗、降低加熱器的發(fā)熱功率，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

本發(fā)明通過保溫桶變徑，使保溫桶和導(dǎo)流筒以及加熱器之間的氬氣通道變小，一定程度上增加了氬氣的流速，使晶體散發(fā)的熱量及時的被帶走，增加了單晶的冷卻速度，有效的提高了單晶生長拉速。

本發(fā)明通過保溫桶變徑，氬氣在相對較小的熱場空間通過，更充分帶走單晶生長過程中產(chǎn)生的揮發(fā)物，有效降低了氣氛中雜質(zhì)對單晶生長環(huán)境的污染，從而提高成晶率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)熱場的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

圖1所示，本直拉硅單晶熱場包括爐體3、爐體3內(nèi)設(shè)置的石英坩堝12和加熱器11。石英坩堝12為三瓣堝，位于爐體3的中部；在石英坩堝12的堝底固定連接有堝桿7，堝桿7向下伸出爐體底部的爐底盤9；在爐底盤9上設(shè)有用于保護堝桿7的堝桿護套8。圖1所示，本熱場在爐底盤9上設(shè)有連接電源的電極柱6，在電極柱6的外面包覆有用于保護電極柱6的石英護套和電極護套；電極柱6的上端連接有筒狀的加熱器11，加熱器11將石英坩堝12圍在其中，從而能實現(xiàn)對石英坩堝12的周側(cè)和側(cè)下部的加熱。

圖1所示，本熱場爐底盤9的上面安裝有保溫桶5，保溫桶5將石英坩堝12、電極柱6和加熱器11圍在其中，且保溫桶5和加熱器11之間留有空隙。在保溫桶5和爐體3之間設(shè)有包裹保溫桶外側(cè)的保溫材料4，在爐體3側(cè)壁下部設(shè)有貫穿爐體側(cè)壁、保溫材料4和保溫桶5的通孔10，該通孔10與抽氣管道連通，抽氣管道與泵相連接。