[发明专利]一种单晶炉热场升级的装置及方法

说明书

本发明公开了一种单晶炉热场升级的装置，包括同轴的炉盖（1）、大直径主炉室（2）、大直径下炉体（3）和炉底盘（4），炉盖（1）和大直径主炉室（2）之间连有过渡法兰（5），大直径下炉体（3）和炉底盘（4）之间连有法兰缩颈（6）；过渡法兰（5）的内径与炉盖（1）的内腔直径相同、其外径与大直径主炉室（2）的外径相同，大直径主炉室（2）内径大于炉盖（1）的内腔直径；法兰缩颈（6）的外径与大直径下炉体（3）的外径相同、其内径小于炉底盘（4）的外径，炉底盘（4）的外径小于大直径下炉体（3）内腔直径。本发明的优点是满足36吋或更大的热场安装和生产需求，提高单晶炉日单产量和单晶硅品质，降低设备投资成本。

技术领域

本发明涉及单晶炉生产技术领域，尤其涉及一种单晶炉热场升级的装置及方法。

背景技术

近年来，随着光伏新能源产业的蓬勃发展，作为太阳能电池的材料，单晶硅市场需求不断扩大。单晶炉是一种在惰性气体环境中，以氮气、氦气为主，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶硅的设备，单晶硅在单晶炉内生长的热系统称为热场。

热场尺寸大小决定了单晶炉的单次投料量，等径生长为单晶硅有效产出的来源，大尺寸热场对应大的投料量会有效提高单晶硅生产过程的等径生长时间占比，从而提高单晶硅日单产量。同时，大尺寸热场生产单晶硅时，可以提高单晶硅棒的电阻分布的匀均性，降低单晶硅中的氧、碳杂质含量。

目前，行业发展主要方向为大热场，36吋热场为未来发展主流，现有安装32吋及以下热场的炉型市场占有率约80%。按照现在生产工艺水平，36吋热场的日单产为205kg/天，32吋热场的日单产为165 kg/天，大热场的产能优势明显。随着产业的快速发展，低产能炉型将不能满足日新月异的市场需求。如果不进行升级改造，将被淘汰退出市场。

目前，安装32吋及以下热场的炉型大部分使用年限不超过5年，而单晶炉的使用寿命都在10年以上，设备投资约150万元，折旧不及一半，如果直接淘汰更换大热场炉型将产生大额投资成本，旧炉台淘汰造成资源浪费，设备也未发挥最大使用价值。

发明内容

本发明目的就是为了解决现有单晶炉热场升级更换成本高、资源浪费的问题，提供了一种单晶炉热场升级的装置，通过对原有设备进行升级改造，满足36吋或更大的热场安装和生产需求，提高单晶炉日单产量和单晶硅品质，降低设备投资成本，发挥设备最大使用价值。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种单晶炉热场升级的装置，包括由上至下依次设置的炉盖、大直径主炉室、大直径下炉体和炉底盘，炉盖和大直径主炉室之间连接一个过渡法兰，大直径下炉体和炉底盘之间连接一个法兰缩颈；

所述过渡法兰的内径与炉盖的内腔直径相同，其上表面与炉盖的下端相连，过渡法兰的外径与大直径主炉室的外径相同，且其下表面与大直径主炉室的上端相连，大直径主炉室内径大于炉盖的内腔直径；

所述法兰缩颈的外径与大直径下炉体的外径相同，其上表面与大直径下炉体的下端相连，法兰缩颈的内径小于炉底盘的外径，且其下表面与炉底盘的上端相连，炉底盘的外径小于大直径下炉体内腔直径；

大直径主炉室的直径与大直径下炉体的直径相同，且二者的轴线相互重合。

进一步地，所述大直径主炉室为筒状结构，筒体的上、下端均设有第一凸缘，筒体的上端面设有密封条。

进一步地，所述大直径下炉体为筒状结构，筒体的上、下端设有第二凸缘，第二凸缘的外径与大直径主炉室的第一凸缘外径相同，筒体的上、下端面均设有密封条。

进一步地，所述过渡法兰为板状环形结构，且其外径与大直径主炉室的第一凸缘外径相同。

进一步地，所述法兰缩颈为板状环形结构，且其外径与大直径下炉体的第二凸缘外径相同，法兰缩颈与炉底盘的接触面上设有密封圈。

进一步地，所述过渡法兰的轴线与炉盖和大直径主炉室的内腔轴线均相互重合。