專利名稱：單晶爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及晶體硅太陽能電池設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種單晶爐。
背景技術(shù)：
單晶爐熱場由熱場部件和保溫材料構(gòu)成，研究資料表明一套普通的單晶爐熱場，只需要加熱器功率的一半就足以滿足其長晶需求，其余的能量都消耗在環(huán)境中?，F(xiàn)有的熱場結(jié)構(gòu)中，在熱場底部安裝一個(gè)底部加熱器，通過其產(chǎn)生熱量來保證熱場底部處于合適的溫度，由于加熱器固定方式等原因，約有50%左右的熱量被下保溫系統(tǒng)與加熱電極冷卻系統(tǒng)消耗掉，得不到很好的利用。另外，熱場內(nèi)的空間越大，其熱能消耗越大，保溫材料過薄也會(huì)大幅度的影響爐底保溫效果。為了較好地利用熱場熱量，目前的單晶爐是在加熱器電極上方安裝一套由石墨板與保溫氈構(gòu)成的反射板，希望利用其保溫效果將加熱器輻射到原爐底的熱量隔離，以達(dá)到其保溫效果。但是由于熱場設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的問題，反射板的位置和厚度受到加熱電極位置與加熱器高度的限制，使得反射板不能做的過薄與過大，只能維持其環(huán)狀結(jié)構(gòu)。此外，現(xiàn)有的反射板是由石墨或C/C材料制成，在其內(nèi)部使用碳?xì)值缺夭牧?，石墨材質(zhì)的反射板其反射性能和保溫性能都較低，無法單獨(dú)完成保溫折射效果，需要在表面鍍一層SiC涂層來增加其反射性。由于其熱場為下排氣熱場，當(dāng)有氧化氣體通過時(shí)，石墨反射板容易在表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成大量硅蒸汽凝結(jié)，時(shí)間長久后，其內(nèi)部保溫氈被嚴(yán)重腐蝕，保溫效果會(huì)大幅減弱，使得更換頻繁，單晶制造成本大幅度提高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種單晶爐，該單晶爐具有較好的保溫性能。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種單晶爐，具有加熱器，還包括設(shè)置在加熱器下方的反射部件，其中反射部件為金屬鑰片。進(jìn)一步地，還包括支撐部件，支撐部件的第一端設(shè)置在單晶爐底部，支撐部件的第二端具有與反射部件相連的連接部。進(jìn)一步地,金屬鑰片的厚度為0.5 3mm。進(jìn)一步地，反射部件還包括設(shè)置在金屬鑰片上靠近支撐部件一側(cè)的斷熱層，斷熱層的厚度為8 12mm。進(jìn)一步地，反射部件還包括設(shè)置在金屬鑰片的一側(cè)或兩側(cè)的石英層，其中石英層的厚度為8 12mm。進(jìn)一步地，反射部件為環(huán)形結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地,反射部件的反射面的面積為200mm2 500mm2左右。進(jìn)一步地，反射部件距離加熱器的垂直距離為15 25mm。應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，通過在單晶爐內(nèi)的加熱器的下方位置上設(shè)置金屬鑰片作為反射部件，利用金屬鑰片優(yōu)良的反射性能與保溫性能，將加熱器所散發(fā)出的部分熱能通過鏡面反射原理，折射到石英坩堝內(nèi)部，同時(shí)利用其良好的保溫性能將加熱區(qū)域與爐底區(qū)域隔離開，增強(qiáng)爐底保溫性能、降低運(yùn)行功率與減少熱場石墨件消耗，從而達(dá)到減少熱損失率以及單晶棒氧沉積的目的。

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型典型實(shí)施例的具有反射部件的單晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A處的局部放大圖；以及圖3為根據(jù)本實(shí)用新型典型實(shí)施例的反射部件的俯視圖。
具體實(shí)施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。根據(jù)本實(shí)用新型的一種典型實(shí)施例，如圖1所示，單晶爐具有加熱器30，單晶爐還包括設(shè)置在加熱器30下方的反射部件20，反射部件20為金屬鑰片21。通過在單晶爐內(nèi)的加熱器30的下方位置上設(shè)置金屬鑰片21作為反射部件20，利用金屬鑰片21優(yōu)良的反射性能與保溫性能，將加熱器30所散發(fā)出的部分熱能通過鏡面反射原理，折射到石英坩堝內(nèi)部，同時(shí)利用其良好的保溫性能將加熱區(qū)域與爐底區(qū)域隔離開，增強(qiáng)爐底保溫性能、降低運(yùn)行功率與減少熱場石墨件消耗，從而達(dá)到減少熱損失率以及單晶棒氧沉積的目的。本實(shí)用新型中所采用的金屬鑰片21為市售的鑰片。本實(shí)用新型中的反射部件20可以根據(jù)單晶爐內(nèi)的空間而設(shè)置，如可以將反射部件20設(shè)置在單晶爐的側(cè)壁上，只要不影響單晶爐內(nèi)的其他部件發(fā)揮作用即可?？梢栽趩尉t的側(cè)壁上設(shè)置支撐部件10，將反射部件20與支撐部件10相連接即可實(shí)現(xiàn)將反射部件20設(shè)置到單晶爐的側(cè)壁的技術(shù)方案。通過在單晶爐底部設(shè)置支撐部件10該設(shè)置方式其中金屬鑰片21的厚度為0.5 3mm。優(yōu)選地，用作反射部件20的材料的折射率為3.71以上，選擇折射率在此范圍內(nèi)的材料作為反射部件20可以將輻射到反射部件20上的熱量高效地反射回單晶爐的中上部。本實(shí)用新型優(yōu)選金屬鑰片21作為反射部件20，但并不局限于此，該金屬鑰片21不吸熱且具有較好的反射效果。金屬鑰片21在上述厚度范圍內(nèi)既可以保證折射效果，同時(shí)也不會(huì)造成材料的浪費(fèi)。本實(shí)用新型中的反射部件20中的反射面的面積優(yōu)選為200mm2 500mm2，反射面的面積保持在上述范圍內(nèi)足以保證將輻射的熱場反射回單晶爐的中上部。優(yōu)選地，反射部件20為環(huán)形結(jié)構(gòu),如圖3所示，圖3示出了反射部件20的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。從圖3中可以看出，該反射部件20的中間開設(shè)有通孔是為了使支撐石墨坩堝的石墨托穿過，反射部件20相對(duì)的兩端開設(shè)有矩形缺口，是為了使石墨電極穿過以與加熱器連接。本發(fā)明優(yōu)選但并不局限于上述結(jié)構(gòu)，如反射部件20還可為方形或圓形、或橢圓形等，根據(jù)單晶爐內(nèi)部的空間形狀來優(yōu)化設(shè)置反射部件20的形狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實(shí)用新型的一種典型實(shí)施例，如圖2所示，從圖2中可以看出，反射部件20還包括設(shè)置在金屬鑰片21上靠近支撐部件10 —側(cè)的斷熱層22，斷熱層22為C/C復(fù)合材料，斷熱層22的厚度為8 12mm。C/C復(fù)合材料是指以炭纖維或其織物為增強(qiáng)相，以化學(xué)氣相滲透的熱解炭或液相浸潰一炭化的樹脂炭、浙青炭為基體組成的一種純炭多相結(jié)構(gòu)。利用在金屬鑰片21的底部增加斷熱層22來將熱場中上部和底部斷開，保證熱場中上部的熱能不會(huì)穿透反射部件20進(jìn)入爐底，進(jìn)而防止底部熱量較多，利用爐底剩余空間增加其爐底保溫性能，有利于防止底部發(fā)生過冷現(xiàn)象。通過設(shè)置斷熱層22可以將熱場中上部98%以上的熱能阻斷在熱場中下部，使單晶爐爐底板的使用壽命延長35%。優(yōu)選地，如圖2所示，反射部件20還包括設(shè)置在金屬鑰片21 —側(cè)或兩側(cè)上的石英層23。石英層23的厚度為8 12mm。優(yōu)選地，金屬鑰片21的厚度為1mm，石英層23的厚度為10_，根據(jù)石墨坩堝桿與石墨坩堝托形狀設(shè)計(jì)出一種由石英與反射性材料鑰片共同構(gòu)成的熱場能量反射裝置，采用在金屬鑰片21的一側(cè)或上下兩側(cè)設(shè)置石英層23，可以大幅度地提高爐底保溫性能與熱能折射效果，當(dāng)部分熱場被折射回?zé)釄龊?，運(yùn)行功率會(huì)大幅度下降，一般運(yùn)行功率可以降低至35 45kw，大大的節(jié)約了能耗。當(dāng)運(yùn)行功率下降后，石英坩堝與硅液的反應(yīng)速度會(huì)降低，石英坩堝所釋出的氧會(huì)有一定程度的降低，從而達(dá)到改善加熱器熱損失率與單晶棒的氧沉積的目的。金屬鑰片21與石英層23結(jié)合后，其反射性能提高了 80%以上。本實(shí)用新型通過采用金屬鑰片21與斷熱層22相結(jié)合，其一利用反射部件20中的金屬鑰片21的良好折射性能，將加熱器30所向爐底輻射出來的熱能反射回?zé)釄鲋猩喜浚瑏肀ＷC單晶爐底部保溫的最大效果；其二利用在金屬鑰片21的一側(cè)或兩側(cè)上設(shè)置石英層23將反射回?zé)釄鰞?nèi)的熱能漫反射，從而可以對(duì)石墨坩堝均勻釋放熱能。此外，金屬鑰片21容易與單晶爐內(nèi)的廢氣發(fā)生反應(yīng)，在金屬鑰片21的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置石英層23后，由于石英層23的化學(xué)性能比較穩(wěn)定，杜絕了金屬鑰片21與廢氣發(fā)生反應(yīng)，保證了金屬鑰片21表面的光潔度。本實(shí)用新型采用反射部件20替代現(xiàn)有技術(shù)中的石墨反射板，更好地防止了反射板與熱場內(nèi)部氣體的反應(yīng)，同時(shí)由于反射部件20的厚度相對(duì)于原石墨發(fā)射板設(shè)計(jì)厚度減少50%以上，其熱場高度可以向下降低40 70mm，在保溫性能不變的同時(shí)大幅度地降低了熱場的整體高度。本實(shí)用新型的單晶爐中的反射部件20距離加熱器30的垂直距離為15 25mm。保持反射部件20與加熱器30的垂直距離在上述范圍內(nèi)能夠保證反射部件20將所輻射的熱量最大效率地反射回單晶爐的中上部。從以上的描述中，可以看出，本實(shí)用新型上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，通過在單晶爐內(nèi)的加熱器的下方位置上設(shè)置金屬鑰片作為反射部件，利用金屬鑰片優(yōu)良的反射性能與保溫性能，將加熱器所散發(fā)出的部分熱能通過鏡面反射原理，折射到石英坩堝內(nèi)部，同時(shí)利用其良好的保溫性能將加熱區(qū)域與爐底區(qū)域隔離開，增強(qiáng)爐底保溫性能、降低運(yùn)行功率與減少熱場石墨件消耗，從而達(dá)到減少熱損失率以及單晶棒氧沉積的目的。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種單晶爐，具有加熱器(30)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述加熱器(30)下方的反射部件(20)，所述反射部件(20)為金屬鑰片(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐，其特征在于，還包括支撐部件(10)，所述支撐部件(10)的第一端設(shè)置在所述單晶爐底部，所述支撐部件(10)的第二端具有與所述反射部件(20)相連的連接部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單晶爐，其特征在于，所述金屬鑰片(21)的厚度為0.5 3mm ο
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶爐，其特征在于，所述反射部件(20)還包括設(shè)置在所述金屬鑰片(21)上靠近所述支撐部件(10)—側(cè)的斷熱層(22)，所述斷熱層(22)的厚度為8 12mm0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單晶爐，其特征在于，所述反射部件(20)還包括設(shè)置在所述金屬鑰片(21)的一側(cè)或兩側(cè)上的石英層(23)，其中所述石英層(23)的厚度為8 12mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶爐，其特征在于，所述反射部件(20)為環(huán)形結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐，其特征在于，所述反射部件(20)的反射面的面積為200mm2 500mm2 左右。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐，其特征在于，所述反射部件(20)距離所述加熱器(30)的垂直距離為15 25mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單晶爐。該單晶爐具有加熱器，還包括設(shè)置在加熱器下方的反射部件，其中反射部件為金屬鉬片。通過在單晶爐內(nèi)的加熱器的下方位置上設(shè)置金屬鉬片作為反射部件，利用金屬鉬片優(yōu)良的反射性能與保溫性能，將加熱器所散發(fā)出的部分熱能通過鏡面反射原理，折射到石英坩堝內(nèi)部，同時(shí)利用其良好的保溫性能將加熱區(qū)域與爐底區(qū)域隔離開，增強(qiáng)爐底保溫性能、降低運(yùn)行功率與減少熱場石墨件消耗，從而達(dá)到減少熱損失率以及單晶棒氧沉積的目的。
文檔編號(hào)C30B35/00GK202954145SQ201220665628
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者司佳勇, 喬松, 周浩, 尹東坡, 唐磊 申請人:英利能源(中國)有限公司