[發(fā)明專利]一種單晶爐熱場(chǎng)及單晶爐

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010055019.1
• 申請(qǐng)日: 2020-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN113136618A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王正遠(yuǎn);李僑;周銳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 隆基綠能科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C30B15/14
• 分類號(hào): C30B15/14;C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 北京潤(rùn)澤恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本發(fā)明提供了一種單晶爐熱場(chǎng)及單晶爐，涉及太陽(yáng)能光伏技術(shù)領(lǐng)域。其中，單晶爐熱場(chǎng)包括保溫組件、坩堝件、感應(yīng)線圈和升降機(jī)構(gòu)，感應(yīng)線圈用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使坩堝件產(chǎn)生渦流，以使坩堝件產(chǎn)生熱量，對(duì)坩堝件內(nèi)的原料進(jìn)行加熱，升降機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)坩堝件升降。通過(guò)感應(yīng)線圈對(duì)坩堝進(jìn)行加熱，可以減少加熱過(guò)程中的熱量損失，提高加熱效率。同時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈的電流，快速準(zhǔn)確的控制熱場(chǎng)內(nèi)的溫度。進(jìn)一步的，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)置，可以控制感應(yīng)線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)的位置，以控制熱場(chǎng)內(nèi)不同位置處的交變磁場(chǎng)的強(qiáng)度，進(jìn)而準(zhǔn)確控制熱場(chǎng)內(nèi)的溫度梯度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能光伏技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種單晶爐熱場(chǎng)及單晶爐。

背景技術(shù)

目前主要采用直拉法、在單晶爐中生產(chǎn)單晶硅。單晶爐內(nèi)設(shè)置坩堝和支撐坩堝的堝幫。在單晶硅的生產(chǎn)過(guò)程中，先將多晶硅原料容置在坩堝內(nèi)，通過(guò)堝幫外側(cè)的加熱器加熱多晶硅原料以形成熔體后，將籽晶插入熔體依次經(jīng)過(guò)引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑和收尾等工序，拉制得到單晶硅棒。在該坩堝及加熱器的外圍，設(shè)置有保溫組件，以減少熱量損失。通常將包括該保溫組件及其內(nèi)側(cè)的各部件，統(tǒng)稱為熱場(chǎng)。

在單晶拉制過(guò)程的各個(gè)工序中，均需要控制熱場(chǎng)內(nèi)的溫度，以達(dá)到預(yù)設(shè)的工藝需求。現(xiàn)有技術(shù)的單晶爐熱場(chǎng)，主要采用石墨加熱器產(chǎn)生熱量，石墨加熱器主要通過(guò)熱輻射的方式對(duì)多晶硅原料進(jìn)行加熱，熱傳遞效率低，傳遞過(guò)程中的熱量損失較大。并且，隨著單晶制造日益朝著大尺寸、大熱場(chǎng)的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的石墨加熱器固設(shè)在保溫組件內(nèi)側(cè)、輻射式地向堝幫及坩堝內(nèi)的多晶硅原料傳遞熱量，逐漸難以適應(yīng)大熱場(chǎng)在精準(zhǔn)控溫以及快速升溫/降溫等方面的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種單晶爐熱場(chǎng)及單晶爐，旨在解決單晶爐中石墨加熱器的熱傳遞效率低，熱量損失較大，且無(wú)法準(zhǔn)確、快速控制熱場(chǎng)內(nèi)的溫度等問(wèn)題。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種單晶爐熱場(chǎng)，應(yīng)用于單晶爐，所述熱場(chǎng)包括保溫組件和坩堝件，所述坩堝件用于容置原料，所述保溫組件位于所述坩堝件外側(cè)，所述熱場(chǎng)還包括：感應(yīng)線圈和升降機(jī)構(gòu)；

所述感應(yīng)線圈套設(shè)在所述保溫組件遠(yuǎn)離所述坩堝件的一側(cè)，所述感應(yīng)線圈用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，通過(guò)所述交變磁場(chǎng)使所述坩堝件產(chǎn)生渦流，以加熱所述坩堝件；

所述升降機(jī)構(gòu)與所述感應(yīng)線圈相連接，用于驅(qū)動(dòng)所述感應(yīng)線圈升降。

可選的，所述感應(yīng)線圈包括由空心導(dǎo)線沿所述保溫組件的周向繞設(shè)而成的線圈結(jié)構(gòu)。

可選的，所述空心導(dǎo)線的橫截面為矩形，所述空心導(dǎo)線的矩形橫截面中的第一邊和第二邊與所述感應(yīng)線圈的軸線平行。

可選的，所述空心導(dǎo)線的空心內(nèi)部構(gòu)成冷卻腔室，所述空心導(dǎo)線的兩端分別與冷卻機(jī)構(gòu)連接，以使所述冷卻機(jī)構(gòu)中的冷卻介質(zhì)在所述冷卻腔室和所述冷卻機(jī)構(gòu)之間循環(huán)，對(duì)所述感應(yīng)線圈進(jìn)行降溫。

可選的，所述冷卻介質(zhì)為液態(tài)惰性氣體。

可選的，所述感應(yīng)線圈還包括：承載環(huán)件和多個(gè)支撐件，所述承載環(huán)件套設(shè)在所述保溫組件遠(yuǎn)離所述坩堝件的一側(cè)，所述升降機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述承載環(huán)件的底部，所述承載環(huán)件與所述升降機(jī)構(gòu)相連接，所述承載環(huán)件遠(yuǎn)離所述升降機(jī)構(gòu)的一端與所述感應(yīng)線圈連接，以承載所述感應(yīng)線圈；

所述多個(gè)支撐件沿所述感應(yīng)線圈的周向間隔設(shè)置，所述支撐件的一端與所述承載環(huán)件固定連接，以將所述感應(yīng)線圈固定在所述承載環(huán)件上。

可選的，所述承載環(huán)件和支撐件由鉬、鎢或碳碳復(fù)合材料制成。

可選的，所述坩堝件包括堝幫和坩堝，所述坩堝位于所述堝幫內(nèi)，所述堝幫用于在所述交變磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生渦流，對(duì)所述坩堝進(jìn)行加熱，所述堝幫為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。

可選的，還包括：電磁屏蔽層，所述電磁屏蔽層環(huán)繞所述感應(yīng)線圈，設(shè)置在所述感應(yīng)線圈遠(yuǎn)離所述保溫組件的一側(cè)。