[發明專利]一種單晶爐

有效

• 申請號: 201310261116.6
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103334153A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 白劍銘
• 申請（專利權）人: 英利能源（中國）有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

技術領域

本發明涉及單晶硅生產設備技術領域，特別是涉及一種單晶爐。

背景技術

太陽能由于其無污染、取之不竭、無地域性限制等優點，成為新能源開發利用的主要研究方向。太陽能電池的應用也越來越普及，其中，單晶硅太陽能電池以其較高的光電轉換效率受到廣泛關注。單晶硅是生產單晶硅太陽能電池的基礎原料，而單晶硅必須利用硅原料經過一系列的工藝方法生產得到。

單晶爐是在惰性氣體環境中，采用石墨電阻加熱器，將硅材料熔化，并采用直拉法生長無位錯單晶的設備。單晶爐包括爐體和坩堝托桿，所述坩堝托桿通過設置在爐體底部中央的開口貫穿爐體的底部，坩堝托桿的上端固定有坩堝托盤，用于支撐坩堝；爐體內的下周壁設有加熱器，用于加熱坩堝內的硅材料。

單晶爐在運行時熱場內為高溫環境，當處于加熱工藝段時，坩堝內的硅材料熔化，坩堝位于爐體的下方，被加熱器環繞，處于熱場的中部位置，如此，加熱器可以為坩堝內的硅材料提供熱量；當運行至等徑工藝段時，坩堝內的液面下降，由于坩堝內的液面與爐體內上部設置的導流筒之間要保持適當的距離，所以此時需要將坩堝上移，坩堝的上移通過坩堝托桿帶動，如此，坩堝處于熱場的上部位置，熱場下部位置的熱量被坩堝托桿吸收，由于坩堝托桿的下方設有水冷結構，所以坩堝托桿的溫度下降較快，從而降低熱場下部位置的溫度，使得熱場下部位置的熱量不能更好地用于坩堝內硅材料的加熱，造成了熱量的損失，消耗了加熱器消耗的電能。

有鑒于此，如何改進單晶爐的結構，使得在單晶硅加工的過程中，能夠減少熱量的損失，節約電能，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種單晶爐，該單晶爐在單晶硅加工過程中，提高了加熱器產生的熱量的利用率，降低了熱量的損失，節約了電能。

為解決上述技術問題，本發明提供一種單晶爐，包括：

爐體；

加熱器，設于所述爐體內的下周壁；

坩堝托桿，貫穿所述爐體的底部，其上端固定有支撐坩堝的坩堝托盤，且能夠帶動所述坩堝托盤在豎直方向上移動；還包括：

隔熱部件，套設于所述坩堝托桿；單晶爐處于加熱工藝段時，所述隔熱部件與所述爐體底部的壓片抵接；單晶爐處于等徑工藝段時，所述隔熱部件位于所述坩堝托桿和所述加熱器的下部之間。

優選地，所述隔熱部件為套筒，所述套筒通過提升桿與所述坩堝托桿連接；所述提升桿的一端與所述套筒滑動連接，另一端與所述坩堝托桿固定連接；還包括限位部，所述坩堝托桿向上移動時用于限定所述提升桿與所述套筒的相對位置。

優選地，所述套筒的周壁設有至少兩個滑道，所述提升桿的一端位于所述滑道內，另一端與所述坩堝托桿通過螺紋連接；所述限位部為所述滑道的頂端內壁。

優選地，所述滑道沿所述套筒的周壁均勻分布。

優選地，所述提升桿位于所述滑道內的一端設有凸塊，所述滑道的頂端內壁具有與所述凸塊相配的凹槽。

優選地，所述隔熱部件為套筒，所述套筒通過提升桿與所述坩堝托桿固接。

優選地，所述套筒的周壁設有至少兩個限位槽，所述提升桿的一端插裝于所述限位槽，另一端與所述坩堝托桿通過螺紋連接。

優選地，所述限位槽沿所述套筒的周壁均勻分布。

優選地，所述限位槽的內周壁設置有突起部。

優選地，所述套筒為石墨套筒。

本發明提供的單晶爐通過結構改進提高了加熱器產生的熱量的利用率，降低了熱量的損失，節約了電能。具體地，本方案中坩堝托桿的外周套設有隔熱部件，單晶爐處于加熱工藝段時，隔熱部件與爐體底部的壓片抵接，此時，坩堝處于熱場的中部位置，加熱器產生的熱量能夠最大程度地被坩堝內的硅材料吸收；單晶爐處于等徑工藝段時，隔熱部件位于坩堝托桿和加熱器的下部之間，此時，坩堝處于熱場的上部位置，由于隔熱部件的阻擋作用，有效地防止了加熱器下部產生的熱量被坩堝托桿吸收，減緩了熱場下部溫度的下降，從而減少了熱量的損失，降低了單晶爐運行的加熱器功率，節約了電能。

附圖說明

圖1為本發明所提供的單晶爐在加熱工藝段的剖面示意圖；

圖2為本發明所提供的單晶爐在等徑工藝段的剖面示意圖；

圖3為本發明所提供的單晶爐的套筒的正視剖面圖；

圖4為本發明所提供的單晶爐的套筒的側視剖面圖；

圖5為本發明所提供的單晶爐的提升桿的結構示意圖。

具體實施方式