一種直拉法制備大尺寸單晶硅棒的方法及單晶爐的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及單晶娃制備技術領域，尤其是設及烙融液提拉法的大尺寸單晶生長技 術領域。
【背景技術】
[0002] 直拉法生產娃單晶需要化料、引晶、放肩、等徑、收尾和冷卻等工藝過程，為了降低 生產成本，大尺寸單晶生長已成為主流，單晶爐單次投料量增大，單晶爐熱場尺寸增大，目 前，光伏用單晶熱場石墨相蝸尺寸普遍由22寸增大至24或26寸，已達到單爐最大投料量的 增加，只有單次投料量增加后熱場運行平穩并生長時長相應縮短，才能達到提高單爐產能、 降低成本的目的。單晶爐熱場增大后，加熱器距離烙體中屯、點的區間變長，為了保證單晶爐 生產安全，會相應加大加熱功率，W保證溶液中屯、點達到適宜的液面溫度，同時其運行速率 也會隨著功率的上升有一定降低，W達到生長界面的平穩。因此，其運行時長隨之也呈幾何 倍數延長，尤其在等徑生長階段，會面臨生長速率偏低、找溫度時長延長、耗能增大等問題。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是提供一種直拉法制備大尺寸單晶娃棒的方法W及適 用該方法的單晶爐，能夠保證單晶爐在增大熱場尺寸后，保持較高的生長速率，縮短生長時 長，提高單爐產能，降低生產能耗和生產成本。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種直拉法制備大尺寸單晶 娃棒的方法，包括化料、引晶、放肩、等徑、收尾和冷卻，其關鍵改進為等徑生長階段單晶爐 熱場排氣方法:氣氣氣流經導流筒內部進入熱場系統，對單晶娃棒生長界面進行吹掃，再沿 著導流筒外壁向上到達排氣管路進氣口，氣流在排氣管路內穿過熱場系統保溫筒外部的保 溫材料層，經由位于單晶爐爐底的排氣管路的卿趴口形出氣口排出，W便降低單晶生長界 面的溫度梯度和熱場內熱量損失。
[0005] 進一步地，其等徑生長階段的工藝參數設定如下:單晶生長速率為60-80mm/虹，蝸 轉速度為6-8rpm，晶轉速度為10-1化pm，單晶爐內底部加熱器功率在5-30KW內且隨單晶長 度增長而增大，單晶爐內壓力為10-20Torr，氣氣流量為30-60slpm且在單晶生長初期流量 為最局。
[0006] 進一步地，所述排氣管路進氣端部向導流筒外壁上部伸出，且與導流筒外壁間有 間隙，即為進氣口。
[0007] 進一步地，排氣管路進氣伸出端部位于保溫筒上方。
[000引一種直拉法制備大尺寸單晶娃棒的單晶爐，包括單晶爐內石墨相蝸，其外圍設有 加熱器，石墨相蝸的上方設有導流筒，導流筒固定在單晶爐口，用于將單晶生長所需保護氣 體氣氣導流進入單晶爐內，單晶爐內熱場設有保溫筒，其包括主保溫筒、上保溫筒和下保溫 筒，主保溫筒設置在石墨相蝸外側，上保溫筒設置在導流筒外側，下保溫筒設置在相蝸下部 石墨電極外側，保溫筒與單晶爐壁之間設有保溫材料層，排氣管路位于該保溫材料層中，其 進氣端部位于保溫筒上方，且向導流筒外壁上部伸出，其進氣口與導流筒外壁間有間隙，排 氣管路出氣口為卿趴口形，位于單晶爐爐底。
[0009] 進一步地，導流筒外壁由上段、下段的曲面和中部的垂面構成，其下段曲面為斜坡 面，連接中部的垂面和導流筒內壁，垂面和上保溫筒壁平行。
[0010] 采用上述技術方案所產生的有益效果在于:本發明氣氣通過導流筒內部對單晶娃 棒生長界面進行吹掃，實現對生長界面溫度梯度的控制，保證單晶生長界面可W達到理想 形態，防止因徑向溫度梯度過大引起的斷線問題。
[0011] 本發明氣氣在經過生長界面后會沿著導流筒外壁向上達到排氣管路進氣口，因其 位于導流筒外壁上部可W解決廢氣在此回流的問題，并且排氣管路設計在保溫系統內部解 決了因上排氣導致的保溫效果差的現象。
[0012] 本發明在排氣管路底部設計為卿趴口形，保證廢氣不會因氣流匯集而于此產生回 流現象，廢氣通過單晶爐爐底板排入單晶爐體外部。
[0013] 本發明通過優化單晶生產工藝，降低了相蝸尺寸增加后漏娃事故與熱場熱不平衡 的發生幾率;將氣氣流量及氣氣吹掃部位改進，增強了氣氣對生長界面冷卻的作用效果，同 時將排氣方式設置為頂部排氣，能夠解決常規熱場存在于導流筒上部的氣流縱滿問題，并 且排氣管路設置在保溫系統內部的方式可W解決上排氣保溫性能差的缺點與熱場使用過 后污染嚴重等問題;本發明排氣方法和等徑生長方法的聯用，能夠保證熱場尺寸增大后，生 長界面處位于最佳單晶生長溫度區間，克服大尺寸熱場生長速率偏低的問題。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發明實施例單晶爐的結構示意圖；
[0015] 圖2是圖1中A的局部放大示意圖。
[0016] 其中，1、導流筒；11、導流筒外壁;21、上保溫筒;22、主保溫筒;23、下保溫筒;3、保 溫材料層;4、排氣管路;41、進氣端部;42、進氣口；43、進氣端部外壁;44、出氣口；45、排氣支 管;5、石墨相蝸;6、加熱器。
【具體實施方式】
[0017] 本發明要解決的技術問題是，在直拉法生長單晶娃的大尺寸熱場中，由于投料量 增大，熱場尺寸增大，熱場的穩定性變差，單晶娃生長界面的溫度控制難度增大，導致單晶 娃生長質量合格率低、生長時間長、產能低。本發明通過優化單晶爐生產工藝及氣氣吹掃方 式，能夠控制單晶娃生長界面保持良好的溫度梯度，提高熱場穩定性，提高單晶生長速率同 時保證穩定的單晶質量，W提高產能、降低生產成本。
[0018] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0019] -種直拉法制備大尺寸單晶娃棒的方法，其等徑生長階段的工藝參數設定如下： 單晶生長速率為60-80mm/hr，蝸轉速度為6-8rpm，晶轉速度為10-1化pm，單晶爐內底部加熱 器6功率在5-30KW內且隨單晶長度增長而增大，單晶爐內壓力為10-20Torr，氣氣流量為30-60s 1pm且在單晶生長初期流量為最高；
[0020] 其中單晶爐熱場排氣方法為:氣氣氣流經導流筒1內部進入熱場系統，對單晶娃棒 生長界面進行吹掃，再沿著導流筒外壁11向上到達排氣管路4進氣口 42，氣流在排氣管路4 內穿過熱場系統保溫筒外部的保