專利名稱：長晶爐的供氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種應(yīng)用于長晶爐的供氣裝置，尤指一種可以有效降低雜質(zhì)濃度的長晶爐供氣裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，太陽能電池是利用太陽光與材料相互作用直接產(chǎn)生電力的一種無污染再生能源，尤其太陽能電池在使用中并不會釋放包括二氧化碳在內(nèi)的任何氣體，明顯可改善生態(tài)環(huán)境、解決地球溫室效應(yīng)的問題。太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，且不需要透過電解質(zhì)來傳遞導(dǎo)電離子，而是改采半導(dǎo)體產(chǎn)生PN結(jié)來獲得電位，當(dāng)半導(dǎo)體受到太陽光的照射時，大量的自由電子伴隨而生，而此電子的移動又產(chǎn)生了電流，也就是在PN結(jié)處產(chǎn)生電位差。目前，太陽能電池主要分非晶、單晶及多晶三種；其中，如圖1所示，為一種用以制造硅晶體的長晶爐，其主要以一供盛裝硅熔湯11的坩堝21為主體，并且于坩堝21外圍設(shè)有側(cè)絕熱層22及上絕熱層23，使構(gòu)成一密封的熱場，并且于熱場當(dāng)中設(shè)有加熱器M用以對硅金屬進(jìn)行加熱。再者，熱場的上絕熱層23處設(shè)有一供連接惰性氣體的輸氣管25，以及數(shù)量不等的排氣孔26。使于硅金屬加熱熔融過程中，配合由輸氣管25輸入預(yù)定流速的氣體，藉以產(chǎn)生通過熱場的氣流，以將容易形成雜質(zhì)的氧化物排出。整體長晶爐則可采用降低加熱器M功率使坩堝21內(nèi)的硅熔湯11固化的方式獲得晶體12 (鑄造法)，或采用側(cè)絕熱層22上移輻射冷卻使坩堝21內(nèi)的硅熔湯11固化的方式獲得晶體12 (直接固化系統(tǒng))。甚至于，可進(jìn)一步于坩堝21與底座27之間連接有一支柱28 ；使得以透過支柱28 帶動坩堝21下移至冷區(qū)，使坩堝21內(nèi)的硅熔湯11固化的方式獲得晶體12 (布氏法)，或是于支柱觀導(dǎo)入冷卻流體，使坩堝21內(nèi)的硅熔湯11固化的方式獲得晶體12 (熱交換器法)。然而，類似習(xí)用的長晶爐的供氣裝置當(dāng)中的輸氣管25僅概略伸入上絕熱層23下方的熱場中，因此極容易因為輸氣管25的管口與坩堝21內(nèi)部硅熔湯11的自由表面(硅熔湯與氣體的接觸表面)距離過長，致使排出輸氣管25的氣流無法有效將雜質(zhì)帶離自由表面，使形成的晶體所含雜質(zhì)濃度較高，因而降低晶體質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明即在提供長晶爐一種可以有效降低雜質(zhì)濃度，藉以提升晶體質(zhì)量的供氣裝置，為其主要目的。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的供氣裝置包括有一相對罩設(shè)于坩堝外圍的絕熱層、一設(shè)于絕熱層上的輸氣管，以及若干設(shè)于絕熱層的排氣孔，使得以配合由輸氣管輸入預(yù)定流速的氣體，藉以產(chǎn)生通過熱場的氣流，以將容易形成雜質(zhì)的氧化物排出；尤其，輸氣管的管口處設(shè)有一組可供調(diào)整角度的導(dǎo)流罩，其通過輸氣管的氣流在導(dǎo)流罩的作用下，使熔湯的自由表面得以同步接受導(dǎo)引氣流的吹拂作用，達(dá)到有效降低雜質(zhì)濃度的目的，進(jìn)而提升晶體
的質(zhì)量。本發(fā)明的長晶爐的供氣裝置可進(jìn)一步在輸氣管處設(shè)有一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使得以依照實
際操作時的坩堝高度或熔湯的自由表面高度，而調(diào)整輸氣管的相對位置，以準(zhǔn)確掌控輸氣
管的管口與坩堝內(nèi)部熔湯的自由表面保持在預(yù)定的間距范圍內(nèi)，使得以在相同氣體流速的
條件下，可增加自由表面氣體的流速，能夠?qū)饣碾s質(zhì)混合氣迅速帶離熔湯的自由表面，
并加速將雜質(zhì)帶離自由表面的速率。


圖1為一習(xí)用長晶爐的長晶爐的供氣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明第一實施例的長晶爐結(jié)構(gòu)剖視圖。圖3為本發(fā)明第一實施例中供氣裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖4為本發(fā)明第一實施例中導(dǎo)流罩的調(diào)整狀態(tài)示意圖。圖5為本發(fā)明第二實施例的供氣裝置結(jié)構(gòu)剖視圖。圖6為本發(fā)明第二實施例中導(dǎo)流罩的調(diào)整狀態(tài)示意圖。圖7為本發(fā)明第三實施例中坩堝及導(dǎo)流罩的平面輪廓示意圖。圖8為本發(fā)明第四實施例中坩堝及導(dǎo)流罩的平面輪廓示意圖。圖9為不同輸氣管設(shè)計下，造成不同晶體生長高度所含有的雜質(zhì)濃度曲線圖。圖號說明
11硅熔湯
12晶體 21坩堝 22側(cè)絕熱層 23上絕熱層 24加熱器 25輸氣管 26排氣孔 27底座 28支柱 31坩堝 32絕熱層 33輸氣管 331螺牙區(qū)段 34排氣孔 35螺旋套筒 36導(dǎo)流罩 361軌道 362拉桿 363鉸鏈37加熱器 38支柱 39蓋板 41熔湯 42晶體。
具體實施例方式本發(fā)明主要提供長晶爐一種可以有效降低雜質(zhì)濃度，藉以提升晶體質(zhì)量的供氣裝置，如圖2所示，本發(fā)明的長晶爐主要以一供盛裝硅熔湯41的坩堝31為主體，并且于坩堝 31外圍設(shè)有絕熱層32，使構(gòu)成一密封的熱場，并且于熱場當(dāng)中設(shè)有加熱器37用以對硅金屬進(jìn)行加熱。其中，本發(fā)明的供氣裝置包括有一設(shè)于該絕熱層32上的輸氣管33，以及若干設(shè)于該絕熱層32的排氣孔34 ；使得以配合由輸氣管33輸入預(yù)定流速的氣體，藉以產(chǎn)生通過熱場的氣流，以將容易形成雜質(zhì)的氧化物排出；其特征在于
該輸氣管33的管口處設(shè)有一組可供調(diào)整角度的導(dǎo)流罩36，用以將通過輸氣管33的氣流朝向輸氣管33的管口周圍引導(dǎo)，使熔湯41的自由表面得以同步接受導(dǎo)引氣流的吹拂作用，而加速將雜質(zhì)帶離自由表面的速率，以有效降低雜質(zhì)濃度，藉以提熔湯41冷卻固化后的晶體質(zhì)量；當(dāng)然，另于該坩堝31上方可進(jìn)一步設(shè)有蓋板39，如圖3所示，而該蓋板39上設(shè)有預(yù)定數(shù)量的排氣孔34，而該輸氣管33與該導(dǎo)流罩36的角度可以介于8(Γ160度之間， 如圖2及圖4所示，其中以150度為最佳。本發(fā)明的供氣裝置所應(yīng)用的長晶爐，可以為采用直接降低加熱器功率使坩堝31 內(nèi)的熔湯41冷卻固化(鑄造法)的長晶爐，或是以絕熱層32上移輻射冷卻使坩堝31內(nèi)的熔湯41冷卻固化(直接固化系統(tǒng))的長晶爐。當(dāng)然，本發(fā)明的供氣裝置所應(yīng)用的長晶爐可進(jìn)一步于坩堝31底部連接有一支柱 38 ；使得以透過支柱帶動坩堝31下移至冷區(qū)，使坩堝31內(nèi)的熔湯41冷卻固化(布氏法)， 或是于支柱導(dǎo)入冷卻流體，使坩堝31內(nèi)的熔湯41冷卻固化(熱交換器法)，而皆可以利用本發(fā)明的供氣裝置有效降低雜質(zhì)濃度，藉以提升熔湯41冷卻固化后的晶體42質(zhì)量。再者，本發(fā)明的供氣裝置可進(jìn)一步在該輸氣管33處設(shè)有一用以調(diào)節(jié)該輸氣管33 相對位置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以由一軸設(shè)于該絕熱層32上的螺旋套筒35為主體，該輸氣管33的外圍設(shè)有供與該螺旋套筒35相螺接的螺牙區(qū)段331，使當(dāng)該輸氣管33與該螺旋套筒35形成相對轉(zhuǎn)動時，即可利用螺旋作用調(diào)整該輸氣管的相對位置。整體長晶爐的供氣裝置即得以依照實際操作時的坩堝31高度或熔湯41的自由表面高度，調(diào)整該輸氣管33的相對位置，以準(zhǔn)確掌控輸氣管33的管口與坩堝31內(nèi)部熔湯41 的自由表面保持在預(yù)定的間距范圍內(nèi)，使得以在相同氣體流速的條件下，增加自由表面氣體的流速，能夠?qū)饣碾s質(zhì)混合氣迅速帶離熔湯41的自由表面，并加速將雜質(zhì)帶離自由表面的速率。于實施時，本發(fā)明的導(dǎo)流罩36在其罩體上平均布設(shè)有若干呈放射線狀配置的軌道361，另于各軌道361與該輸氣管33之間連接有拉桿362，使得以在拉桿362與軌道361 的作用下，使導(dǎo)流罩36與輸氣管33可做8(Γ160度之間的夾角調(diào)整；抑或是，如圖5及圖6所示，設(shè)有若干鉸鏈363連接于該導(dǎo)流罩36的罩體與該輸氣管33的管體之間，使導(dǎo)流罩36 與輸氣管33可做8(Γ160度之間的夾角調(diào)整，以符合不同氣體流速的使用需求。再者，該導(dǎo)流罩36的外圍輪廓形狀與該坩堝31內(nèi)部輪廓形狀可以如呈圖7所示皆為方形，或是如圖8所示該導(dǎo)流罩36的外圍輪廓形狀與該坩堝31內(nèi)部輪廓形狀皆為圓形；而且，該導(dǎo)流罩332的外緣與該坩堝31的內(nèi)緣保持有一預(yù)定的間距。本發(fā)明的供氣裝置主要利用該輸氣管33管口處的導(dǎo)流罩36設(shè)計，使通過輸氣管 33的氣流可在導(dǎo)流罩36的作用下，使熔湯41的自由表面得以同步接受導(dǎo)引氣流的吹拂作用，達(dá)到有效降低雜質(zhì)濃度的目的。由如圖9所示為不同輸氣管設(shè)計下，造成不同晶體生長高度所含有的雜質(zhì)濃度曲線圖，其中，包含有習(xí)有輸氣管設(shè)計(實驗組一)，以及輸氣管與導(dǎo)流罩的夾角分別為90度 (實驗組二)以及150度(實驗組三)等實驗組別，而于相同晶體高度下(例如晶體高度為 80 mm),實驗組一設(shè)計下該晶體約含有1. 6ppma的雜質(zhì)濃度，該實驗組2設(shè)計下該晶體約含有1. 25ppma的雜質(zhì)濃度，而該實驗組3設(shè)計下該晶體約含有1. 05ppma的雜質(zhì)濃度，故本發(fā)明的熱場裝置利用該導(dǎo)流罩的作用，可使熔湯冷卻固化后的晶體內(nèi)含有較少雜質(zhì)濃度，而其中該輸氣管與導(dǎo)流罩的夾角又以150度效果較佳。
權(quán)利要求
1.一種長晶爐的供氣裝置，包括有一相對罩設(shè)于坩堝外圍的絕熱層、一設(shè)于絕熱層上的輸氣管，以及若干設(shè)于絕熱層的排氣孔；其特征在于該輸氣管的管口處設(shè)有一組可供調(diào)整角度的導(dǎo)流罩。
2.如權(quán)利要求1所述長晶爐的供氣裝置，其特征在于，該輸氣管處設(shè)有一用以調(diào)節(jié)該輸氣管相對位置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的長晶爐的供氣裝置，其特征在于，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由一軸設(shè)于該絕熱層上的螺旋套筒為主體，該輸氣管的外圍設(shè)有供與該螺旋套筒相螺接的螺牙區(qū)段，以利用螺旋作用調(diào)整該輸氣管的相對位置。
4.如權(quán)利要求1或2所述長晶爐的供氣裝置，其特征在于，該導(dǎo)流罩在其罩體上平均布設(shè)有若干呈放射線狀配置的軌道，另于各軌道與該輸氣管之間連接有拉桿。
5.如權(quán)利要求1或2所述長晶爐的供氣裝置，其特征在于，設(shè)有若干鉸鏈連接于該導(dǎo)流罩的罩體與該輸氣管的管體之間。
6.如權(quán)利要求1或2所述長晶爐的供氣裝置，其特征在于，該導(dǎo)流罩的外圍輪廓形狀與該坩堝內(nèi)部輪廓形狀為方形。
7.如權(quán)利要求1或2所述長晶爐的供氣裝置，其特征在于，該導(dǎo)流罩的外圍輪廓形狀與該坩堝內(nèi)部輪廓形狀為圓形。
8.如權(quán)利要求1或2所述長晶爐的供氣裝置，其特征在于，該坩堝上方設(shè)有蓋板，而該蓋板上設(shè)有預(yù)定數(shù)量的排氣孔。
全文摘要
本發(fā)明的長晶爐的供氣裝置，主要提供長晶爐一種能夠有效降低雜質(zhì)濃度，藉以提升晶體質(zhì)量的供氣裝置；所述的供氣裝置包括有一相對罩設(shè)于坩堝外圍的絕熱層、一設(shè)于絕熱層上的輸氣管，以及若干設(shè)于絕熱層的排氣孔；其中，輸氣管的管口處設(shè)有一組可供調(diào)整角度的導(dǎo)流罩，使熔湯的自由表面得以同步接受導(dǎo)引氣流的吹拂作用，而加速將雜質(zhì)帶離自由表面的速率，以有效降低雜質(zhì)濃度，藉以提熔湯冷卻固化后的晶體質(zhì)量。
文檔編號C30B28/06GK102453952SQ20101051268
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者呂中偉, 鄧應(yīng)揚, 陳學(xué)億, 陳志臣 申請人:中央大學(xué)