[发明专利]一种使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置

说明书

一种使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，涉及人工晶体制备领域，本发明通过在坩埚（9）的上方设置硅芯成型机构（4），在硅芯成型机构的上方设置籽晶夹头（2），通过在硅芯成型机构上设置多个拉制孔（406），并通过冷却介质对硅芯成型机构底面以上的空间冷却形成低温区，即形成下高上低的温度梯度，同时还可以实现降低硅芯成型机构底面硅料融液的温度，增加硅料融液的粘稠度，利于硅料融液跟随籽晶结晶，可以对硅芯（13）进行冷却，进而提高硅芯的拉制速度及降低拉制硅芯的椭圆度，本发明在实现多根硅芯同时拉制的同时还可以提高硅芯的拉制速度，有效的避免了碎硅料的资源浪费，适合大范围的推广和应用。

技术领域

本发明涉及人工晶体制备领域，尤其涉及一种同时拉制多根硅芯的装置，具体涉及一种使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置。

背景技术

已知的，随着信息技术和光伏产业的飞速发展及相关政策的利好，全球对多/单晶硅的需求增长迅猛，市场供不应求。受此影响，作为太阳能电池主要原料的多/单晶硅价格快速上涨，国内很多企业均在扩产。

多/单晶硅在整个生产过程中，硅芯的使用量非常大，现有的硅芯大多是通过区熔的方式制备获得的（主要通过高频线圈、籽晶夹头来完成拉制过程），其工作原理如下：工作时通过给高频线圈通入高频电流，高频感应加热，使高频线圈产生电流对原料棒产生磁力线，加热后的原料棒上端头形成融化区，然后将籽晶插入融化区，当籽晶的端头与原料棒的融区融为一体后，慢慢提升籽晶，融化后的原料融液就会跟随籽晶上升，形成一个新的柱形晶体，这个新的柱形晶体便是硅芯的制成品。

在实际生产过程中，发现硅芯制备过程中出现的余料，不小心折断的硅芯，多/单晶硅生产企业在还原、切割、磨抛等工艺阶段产生的碎料等处理非常繁琐，很多企业为了图省事，直接将上述碎料丢弃或者长期堆放在仓库中，还有一些企业将上述碎料进行回收，通过直拉炉拉制成硅棒，然后使用硅棒再拉制成硅芯，这样不仅增加了硅芯拉制的成本，还造成了较大的资源浪费等，那么如何将碎硅料进行再利用就成了本领域技术人员的长期技术诉求。

发明人通过检索发现， 中国发明专利，专利号为200910064106.7，申请日为2009年1月20日，专利名称为一种晶体碎料拉制硅芯及实施该方法的一种装置，该专利中给出了一种使用晶体碎料拉制硅芯的装置及方法，该专利虽说可以利用碎硅料拉制硅芯，但拉制出硅芯的椭圆度稍大，即良率稍低等。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明提供了一种使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，本发明通过在坩埚的上方设置硅芯成型机构，在硅芯成型机构的上方设置籽晶夹头，硅芯成型机构使温度形成下高上低的温度梯度，降低硅芯成型机构底面硅料融液的温度，增加硅料融液的粘稠度，利于硅料融液跟随籽晶结晶等，进而实现多根硅芯的同时拉制。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，包括炉室、上提拉机构、硅芯成型机构、加热器和坩埚，在所述炉室的下部设有坩埚，在所述坩埚的外围设置加热器，或在坩埚的底部设置板状加热器，或在坩埚的外围及底部分别设置加热器和板状加热器，在坩埚开口端的上方设有硅芯成型机构，所述硅芯成型机构的下端面处于坩埚开口端的上部且靠近坩埚内的硅料融液，在所述硅芯成型机构的上方设有籽晶夹头，所述籽晶夹头中的夹持件上夹持有籽晶形成所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置。

所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述硅芯成型机构的下端面距离硅料融液液面的距离为1～50mm。