一種節(jié)能單晶爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于單晶爐領(lǐng)域，具體涉及到一種節(jié)能單晶爐。
【背景技術(shù)】
[0002]CZ法直拉硅單晶是目前生產(chǎn)單晶硅應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，在直拉法工藝中將高純度的多晶硅裝進(jìn)石英坩禍內(nèi)，由負(fù)載高頻波的環(huán)繞線圈或電流加熱器來加熱石英坩禍以使多晶硅熔化。然后把一特定晶向的硅單晶(稱作籽晶)與熔融硅接觸，硅在合適的溫度下將順著已知晶向的籽晶上硅原子的排列結(jié)構(gòu)在固液交界面上形成規(guī)則的結(jié)晶，成為單晶體。在結(jié)晶的同時(shí)將籽晶向上提升，當(dāng)籽晶體長(zhǎng)大至接近目標(biāo)直徑時(shí)，改變提升速度，使單晶體等徑生長(zhǎng)。直至大部分硅溶液都結(jié)晶成硅晶錠，只剩少量剩料，通過調(diào)整晶體的提升速度和溶液溫度將晶體直徑逐漸減小而形成一個(gè)尾形椎體，當(dāng)椎體的尖足夠小時(shí)，晶體就會(huì)和熔體分離，最后完成硅單晶生長(zhǎng)的全過程。
[0003]通過以上技術(shù)說明，晶體生長(zhǎng)的整個(gè)過程需要電能不斷消耗轉(zhuǎn)換為熱能來維持硅液向單晶轉(zhuǎn)變，電能消耗的大小是影響生產(chǎn)成本成本高低的重要因素，尤其現(xiàn)在，單晶生產(chǎn)成本的高低直接影響光伏行業(yè)利潤(rùn)。但在單晶生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，增加單晶爐保溫系統(tǒng)降低電能消耗，是降低生產(chǎn)成本的必由之路。此新型實(shí)用通過改變熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低單晶等徑功率，實(shí)現(xiàn)單晶生產(chǎn)成本降低。
[0004]目前所使用的單晶爐等徑電能消耗每小時(shí)均在45kw左右，大型單晶爐(95型以上爐型)等徑電能消耗達(dá)到70kw以上，巨大的電能消耗是造成單晶成本居高不下的重要因素，在不斷提高產(chǎn)能且不影響單晶品質(zhì)的情況下，如何通過改變單晶爐熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)降低單晶生產(chǎn)電能消耗，是降低生產(chǎn)成本重要途徑之一。本實(shí)用新型通過改變單晶爐熱系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低熱能消耗，
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為克服上述所提及的現(xiàn)有的單晶爐耗能過高的問題，而提出了一種節(jié)能單晶爐，以降低單晶爐能耗。
[0006]提供的技術(shù)方案為:一種節(jié)能單晶爐，其包括爐體、設(shè)置在爐體內(nèi)腔中的坩禍及環(huán)繞在坩禍周遭的加熱線圈，所述爐體的內(nèi)腔底配裝有爐底壓盤，爐底壓盤上承載有的保溫筒，所述的保溫筒的外形與爐體內(nèi)腔的形狀相配，所述的保溫筒的上沿連接到位于加熱線圈上方水平設(shè)置的下環(huán)形托盤，下環(huán)形托盤與加熱線圈之間留有一定間隙，所述的下環(huán)形托盤上承載有的縮徑筒，所述的縮徑筒的內(nèi)徑小于保溫筒的內(nèi)徑，縮徑筒的上表面配合有上環(huán)形托板，所述上環(huán)形托板的上表面緊貼爐體內(nèi)頂壁，所述的縮徑筒的外壁與爐體內(nèi)壁之間圍成一環(huán)形密閉通道。
[0007]進(jìn)一步的，所述的下環(huán)形托盤位于加熱線圈上方50_100mm。
[0008]進(jìn)一步的，還包括封氣筒，封氣筒的下表面與保溫筒的上表面相對(duì)接，封氣筒的上表面連接到上環(huán)形托板的下表面。
[0009]進(jìn)一步的，其特征在于:所述的環(huán)形密閉通道內(nèi)填充有高純保溫氈。
[0010]進(jìn)一步的，所述上環(huán)形托板的上表面緊貼爐體頂壁，上環(huán)形托板的內(nèi)徑大于爐體開口的口徑，上環(huán)形托板上還搭接有導(dǎo)流筒。
[0011]進(jìn)一步的，所述的爐體的頂端還設(shè)有碳纖維封板。
[0012]進(jìn)一步的，所述爐底壓盤、保溫筒、下環(huán)形托盤、縮徑筒、上環(huán)形托板皆為高純細(xì)石墨材質(zhì)。
[0013]本實(shí)用新型根據(jù)增強(qiáng)單晶爐熱系統(tǒng)保溫效果，減少熱能消耗，降低晶體生長(zhǎng)功率，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]通過改造爐底壓盤，將方孔做成圓孔，減緩下成型老化速度，有效的提高了爐底成型氈使用壽命，降低熱能消耗。
[0015]石墨導(dǎo)熱性極強(qiáng)，通過去除原有的石墨托盤增加保溫筒及封氣筒減少熱傳導(dǎo)，降低電能消耗。
[0016]加熱器以上50-100mm通過下環(huán)形托盤改變單晶熱系統(tǒng)改變單晶爐橫縱向梯度，縮小單晶爐內(nèi)空間，并在下環(huán)形托盤出設(shè)置保溫氈，牢牢鎖住熱能最集中處的熱量，保證爐內(nèi)溫差均等無擴(kuò)散，降低了電能，故降低單晶生長(zhǎng)電能消耗。
[0017]設(shè)計(jì)新型下蓋板，改變下蓋板以上保溫結(jié)構(gòu)提高熱系統(tǒng)整體保溫，降低單晶爐熱能消耗。
[0018]本實(shí)用新型熱系統(tǒng)改造具有簡(jiǎn)單，節(jié)能效果良好、成晶情況穩(wěn)定，投入成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中的附圖標(biāo)記為:爐底壓盤一 1、保溫筒一2、下環(huán)形托盤一3、縮徑筒一4、上環(huán)形托板一5、封氣筒一6、導(dǎo)流筒一7、碳纖維封板一8 ；
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0022]如圖1所示，提供了一種節(jié)能單晶爐，其包括爐體，爐體包括爐身及在爐體頂端蓋有的蓋板，該蓋板中央開有入料口，于爐體爐體內(nèi)腔中設(shè)有坩禍，在坩禍周遭的還設(shè)有加熱線圈，所述的加熱線圈環(huán)繞坩禍設(shè)置，，所述爐體的內(nèi)腔底配裝有爐底壓盤1，爐底壓盤1上承載有的保溫筒2，所述的保溫筒2的外形與爐體內(nèi)腔的形狀相配，所述的保溫筒2的上表面與封氣筒6下表面相對(duì)接，所述的封氣筒6的上表面高于加熱線圈的上表面，封氣筒6的上表面承載有水平設(shè)置的上環(huán)形托板5，下環(huán)形托盤3與加熱線圈之間留有一定間隙，具體的為，所述的下環(huán)形托盤3位于加熱線圈上方50-100mm，所述的下環(huán)形托盤3為中央帶有內(nèi)徑小于封氣筒6內(nèi)徑的通透圓口的環(huán)形的支撐板，且下環(huán)形托盤3的外徑與封氣筒6的外徑剛好相等，所述的下環(huán)形托盤3承載有的縮徑筒4，所述的縮徑筒4的內(nèi)徑小于保溫筒2的內(nèi)徑，且縮口筒4的內(nèi)徑與下環(huán)形托盤3的內(nèi)徑相等，縮徑筒4的上表面配合有上環(huán)形托板5，所述上環(huán)形托板5的上表面緊貼爐體蓋板的下表面，即上環(huán)形托板5的上表面緊貼蓋板的下表面，且上環(huán)形托板5內(nèi)徑大于蓋板入料口的口徑，于上環(huán)形托板5超出蓋板部分區(qū)域搭接有導(dǎo)流筒，所述的蓋板和導(dǎo)流筒皆進(jìn)行了加厚處理，所述的蓋板的上表面還設(shè)有碳纖維封板8，所述的縮徑筒4的外壁與爐體內(nèi)壁之間圍成一環(huán)形密閉通道，所述的環(huán)形密閉通道內(nèi)填充有高純保溫氈。
[0023]與電極相對(duì)應(yīng)的在爐底壓盤上開有圓形通孔。
[0024]所述爐底壓盤1、保溫筒2、下環(huán)形托盤3、縮徑筒4、上環(huán)形托板5皆為高純細(xì)石墨材質(zhì)。
[0025]所述的蓋板的厚度不低于60mmo
[0026]所述爐底壓盤1的下表面、保溫筒2的外表面、下環(huán)形托盤3的側(cè)表面、縮徑筒4的外表面、上環(huán)形托板5上表面皆包裹有碳素纖維保溫氈，利用熱導(dǎo)系數(shù)低的碳素纖維保溫氈把熱導(dǎo)系數(shù)較高的石墨熱系統(tǒng)全部包裹，防止石墨件與單晶爐內(nèi)壁直接接觸造成熱能流失。
[0027]根據(jù)圖1對(duì)本實(shí)用新型的使用過程進(jìn)行詳細(xì)闡述，首先多晶硅原料吊裝送入坩禍內(nèi)，啟動(dòng)加熱線圈，加熱線圈加熱坩禍，同時(shí)因保溫筒及封氣筒熱導(dǎo)系數(shù)較小溫度流失量少，故單晶爐可以較快的達(dá)到預(yù)定溫度，因縮徑筒的內(nèi)徑又小于封氣筒內(nèi)徑，故大大減少了單晶爐爐腔體積，在縮徑筒外側(cè)包裹的保溫氈又能鎖住溫度，加厚的上蓋板及碳纖維封板能夠防止熱能向上輻射，故本單晶爐的熱場(chǎng)熱能流失率低，可以高效節(jié)約電能，達(dá)到節(jié)能環(huán)保，提高能源利用率的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種節(jié)能單晶爐，其特征在于:包括爐體、設(shè)置在爐體內(nèi)腔中的坩禍及環(huán)繞在坩禍周遭的加熱線圈，所述爐體的內(nèi)腔底配裝有爐底壓盤(1)，爐底壓盤(1)上承載有的保溫筒(2)，所述的保溫筒(2)的外形與爐體內(nèi)腔的形狀相配，所述的保溫筒(2)的上沿連接到位于加熱線圈上方水平設(shè)置的下環(huán)形托盤(3)，下環(huán)形托盤(3)與加熱線圈之間留有一定間隙，所述的下環(huán)形托盤(3)上承載有的縮徑筒(4)，所述的縮徑筒(4)的內(nèi)徑小于保溫筒(2)的內(nèi)徑，縮徑筒(4)的上表面配合有上環(huán)形托板(5)，所述上環(huán)形托板(5)的上表面緊貼爐體內(nèi)頂壁，所述的縮徑筒(4)的外壁與爐體內(nèi)壁之間圍成一環(huán)形密閉通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能單晶爐，其特征在于:所述的下環(huán)形托盤(3)位于加熱線圈上方50-100mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能單晶爐，其特征在于:還包括封氣筒￠)，封氣筒(6)的下表面與保溫筒(2)的上表面相對(duì)接，封氣筒(6)的上表面連接到上環(huán)形托板(5)的下表面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能單晶爐，其特征在于:所述的環(huán)形密閉通道內(nèi)填充有高純保溫氈。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能單晶爐，其特征在于:所述上環(huán)形托板(5)的上表面緊貼爐體頂壁，上環(huán)形托板(5)的內(nèi)徑大于爐體開口的口徑，上環(huán)形托板(5)上還搭接有導(dǎo)流筒(7)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能單晶爐，其特征在于:所述的爐體的頂端還設(shè)有碳纖維封板⑶。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能單晶爐，其特征在于:所述爐底壓盤(1)、保溫筒(2)、下環(huán)形托盤(3)、變徑筒(4)、上環(huán)形托板(5)皆為高純細(xì)石墨材質(zhì)。
【專利摘要】一種節(jié)能單晶爐，其包括爐體、設(shè)置在爐體內(nèi)腔中的坩堝及環(huán)繞在坩堝周遭的加熱線圈，所述爐體的內(nèi)腔底配裝有爐底壓盤，爐底壓盤上承載有的保溫筒，所述的保溫筒的外形與爐體內(nèi)腔的形狀相配，所述的保溫筒的上沿連接到位于加熱線圈上方水平設(shè)置的下環(huán)形托板，下環(huán)形托板與加熱線圈之間留有一定間隙，所述的下環(huán)形托盤上承載有的縮徑筒，所述的縮頸筒的內(nèi)徑小于保溫筒的內(nèi)徑，縮頸筒的上表面配合有上環(huán)形托板，所述上環(huán)形托板的上表面緊貼爐體內(nèi)頂壁，所述的縮徑筒的外壁與爐體內(nèi)壁之間圍成一環(huán)形密閉通道，通過降低熱能擴(kuò)散，提高了電能的利用率，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)能效果良好、成晶情況穩(wěn)定，投入成本低等特點(diǎn)。
【IPC分類】C30B15/00
【公開號(hào)】CN204959077
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520365325
【發(fā)明人】李廣哲, 趙聚來, 焦鵬, 韓佳佳, 李杰濤
【申請(qǐng)人】寧晉晶興電子材料有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年6月1日