[发明专利]直拉硅单晶热场

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅单晶生长的热场，尤其是一种直拉硅单晶热场。

背景技术

太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，发达国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容长期规划，光伏产业经过最近几年的发展，已经证明了，单晶硅太阳能电池是今后人类最重要的绿色能源之一。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。

单晶硅多采用直拉法工艺生产：将多晶硅原料放入石英坩埚，加热熔化。调整温度到硅的凝固点，将籽晶(晶体生长的种子)与熔硅接触，控制温度和拉速(籽晶向上提拉的速度)，使熔硅从籽晶长大到目标直径，提高拉速使晶体保持等直径生长。坩埚中的熔硅快用完时，调整温度和拉速，使晶体直径逐渐缩小，直至成为锥形。最后提升晶体使之脱离熔硅液面，完成一次晶体生长过程。

现有的用于直拉单晶硅的热场结构包括炉体、炉体内设置的石英坩埚和加热器；炉体侧壁下部设置有通孔，该通孔与抽气管道连通，抽气管道与泵相连接，炉体的顶部与氩气输送装置相连通，炉体的底部设置有炉底盘，炉底盘的上面安装有保温桶，所述的保温桶外侧包裹有保温材料；在保温桶的顶部设有环形的大盖，在大盖的内环上固接有位于石英坩埚上部的导流筒。该结构的热场在使用时，氩气从顶部进入热场，在泵的吸力作用下，氩气从上而下经过热场，进入抽气管道和泵后排放；流经热场的氩气流会将单晶硅生长过程中长生的大量挥发物携带排出。

这种结构的热场内部是上下等径结构，加热器对导流筒烘烤非常严重，很大程度上影响了单晶潜热的散发，从而致使单晶在生长过程中产生的热量不能及时的带走，如果拉速较高时会出现变形现象，同时可能造成单晶断棱，影响产量、成品率。虽然现有的技术中有对热场结构进行改变的技术，如专利申请号200820028427.2就提供了一种直拉硅单晶生长的热场结构，但是也存在着上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种拉速较高的直拉硅单晶热场。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括炉体、炉体内设置的石英坩埚和加热器；炉体侧壁下部设置有通孔，炉体的顶部开有氩气进口；炉体的底部设置有炉底盘，炉底盘的上面安装有保温桶，所述的保温桶外侧包裹有保温材料；在保温桶的顶部设有环形的大盖，在大盖的内环上固设有位于石英坩埚上部的导流筒，所述保温桶的上部设有向内的变径。

进一步的，所述保温桶上的变径位于加热器的上部，且变径与加热器之间留有空隙。

更进一步的，所述的导流筒为倒圆台形筒，在倒圆台形筒外壁的中下部设有环形凸起。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过保温桶变径将加热器的热辐射屏蔽，减少加热器对单晶潜热的影响；改变了氩气的流动路线，使氩气不再直接吹向加热器，有效降低热系统的能量损耗、降低加热器的发热功率，从而达到节能的效果。

本发明通过保温桶变径，使保温桶和导流筒以及加热器之间的氩气通道变小，一定程度上增加了氩气的流速，使晶体散发的热量及时的被带走，增加了单晶的冷却速度，有效的提高了单晶生长拉速。

本发明通过保温桶变径，氩气在相对较小的热场空间通过，更充分带走单晶生长过程中产生的挥发物，有效降低了气氛中杂质对单晶生长环境的污染，从而提高成晶率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是现有技术热场的结构示意图。

具体实施方式

图1所示，本直拉硅单晶热场包括炉体3、炉体3内设置的石英坩埚12和加热器11。石英坩埚12为三瓣埚，位于炉体3的中部；在石英坩埚12的埚底固定连接有埚杆7，埚杆7向下伸出炉体底部的炉底盘9；在炉底盘9上设有用于保护埚杆7的埚杆护套8。图1所示，本热场在炉底盘9上设有连接电源的电极柱6，在电极柱6的外面包覆有用于保护电极柱6的石英护套和电极护套；电极柱6的上端连接有筒状的加热器11，加热器11将石英坩埚12围在其中，从而能实现对石英坩埚12的周侧和侧下部的加热。

图1所示，本热场炉底盘9的上面安装有保温桶5，保温桶5将石英坩埚12、电极柱6和加热器11围在其中，且保温桶5和加热器11之间留有空隙。在保温桶5和炉体3之间设有包裹保温桶外侧的保温材料4，在炉体3侧壁下部设有贯穿炉体侧壁、保温材料4和保温桶5的通孔10，该通孔10与抽气管道连通，抽气管道与泵相连接。