一種用于單晶硅生長的熱屏裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能光伏行業單晶硅的生產裝置，具體為一種用于單晶硅生長的熱屏裝置。
【背景技術】
[0002]在光伏行業中，絕大多數的光伏電池都是基于硅材料制作的。現有的硅太陽能電池所采用的基底主要包括P型和N型兩種硅片，太陽能電池工業化生產中通常以P型硅材料為主，然而，P型單晶硅電池組件中普遍存在著光致衰減現象，這是因為在P型單晶硅中存在B-O復合缺陷和C-O復合缺陷，使得硅材料少子壽命和擴散長度降低，從而影響了電池的轉換效率。與在P型硅片上制造的太陽電池相比，N型硅片由于不存在B-O復合缺陷，以其為基底制造的太陽電池幾乎沒有光衰減現象。并且N型硅片的少子壽命高于P型硅片，因此N型硅太陽電池正在得到越來越多的關注，N型晶體硅也已經開始被應用于高效太陽能電池的制備中。
[0003]目前，太陽能級單晶硅的生產普遍采用直拉單晶爐，基本的生產工藝流程為:裝料—化料一穩定一引晶一放肩一轉肩一等徑生長一收尾一停爐冷卻一取棒、清爐。生產中所用原料為塊狀多晶硅，一次性投入單晶爐內的石英坩禍中。
[0004]現有的直拉單晶硅爐所使用的熱場基本都配有熱屏裝置，又稱導流筒。在單晶硅棒的拉制過程中，熱屏作為熱場的一個重要組成部件，主要用于引導氬氣流向，形成有利于單晶生長的溫度梯度分布。與敞口熱場相比，采用這種熱屏蔽技術，可以有效地提高硅單晶生長速度，并降低單晶硅生產的電耗。然而，隨著單晶爐熱場尺寸的增大，熱屏的尺寸也相應變大，直接導致制造成本居高不下，并且，一旦損壞，需要整體更換，不利于使用成本的降低。
[0005]另外，目前廣泛使用的熱屏均由石墨經過機加工制造而成，熱屏的石墨材質純度不夠，會使爐內氣氛中含有多種微量雜質，如Fe等金屬雜質。當晶體生長時，這些微量雜質會附著于晶棒表面，并在較高的溫度場中向晶棒內部擴散，導致硅單晶少子壽命低。并且石墨制成的熱屏如果直接與單晶原料進行接觸，還會使得單晶硅碳含量超標，進一步影響單晶品質O
[0006]此外，在熱場中使用熱屏后，熱屏還會擠壓石英坩禍的裝料空間，多晶硅料在裝入爐內時呈固體狀態，堆疊在石英坩禍中存在很多空隙，硅料經過加熱熔化成液體后，由于固、液體的密度不同，使得液態的硅料只有固體狀態體積的一半左右。因此，待硅料熔化完后石英坩禍內尚有大量空間未用，減少了直拉單晶爐的裝料量，降低石英坩禍的利用率，增加了生產成本。若石英坩禍裝料過多，則固體的多晶硅料會突出于石英坩禍之上，與石英坩禍上方的熱屏相接觸，影響單晶品質。
[0007]為了解決上述問題，現有技術通常采用的方法有兩種:1).采用在熔化多晶硅料時，利用籽晶升降裝置將熱屏懸掛起來，化料完成后再將其歸位的方法，以解決熱屏擠壓石英坩禍裝料空間的問題，但是這種方法會增加化料所需功率，增加電耗，并且由于熱屏較重，懸掛的方式還會增加熱屏發生斷裂、掉落的風險，降低其使用壽命。2).采用二次加料方法，化料完成后，利用二次加料裝置，再次向石英坩禍內裝入多晶原料，但這種方法對原料有特殊要求，需要小顆粒料或棒狀料，并且操作復雜。
[0008]授權公告號為CN 203923446U的專利提供了一種單晶爐用熱屏，其包括至少一個筒主體，筒主體由多個拼接塊拼接而成，雖然無需大塊的材料也可加工而成，加工成本低并且加工難度小，但其安裝拆卸步驟較為復雜，并且熱屏內筒由石墨制成，會影響單晶硅的少子壽命，并增加單晶娃碳含量超標的風險。
【實用新型內容】
[0009]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種用于單晶硅生長的熱屏裝置，包括上部熱屏和設置于所述上部熱屏內的下部熱屏，在所述上部熱屏內開設有上部通孔，所述下部熱屏自所述上部通孔的下端口伸出所述上部熱屏，所述下部熱屏能夠在所述上部通孔內沿所述上部通孔的軸線方向移動。
[0010]根據本實用新型的一實施方式，所述下部熱屏的高度為所述上部熱屏和所述下部熱屏高度之和的1/2?3/4。
[0011]根據本實用新型的另一實施方式，在所述下部熱屏內設置有下部通孔，所述上部通孔和所述下部通孔相連通。
[0012]根據本實用新型的另一實施方式，所述上部通孔的上端口與下端口的直徑比為1:0.75?0.95 ;所述下部通孔的上端口與下端口的直徑比為1:0.75?0.95。
[0013]根據本實用新型的另一實施方式，所述上部通孔為上寬下窄的階梯孔，在所述上部熱屏的底端形成有一凸臺；所述下部熱屏包括環繞所述下部通孔的筒體，所述筒體的頂端向遠離所述下部通孔的四周延伸形成突出于所述筒體的上沿部，所述下部熱屏通過所述上沿部鉤掛于所述上部熱屏的凸臺。
[0014]根據本實用新型的另一實施方式，所述上沿部的徑向尺寸介于所述上部通孔的上端口和下端口的徑向尺寸之間，所述筒體的徑向尺寸小于所述上部通孔的下端口。
[0015]根據本實用新型的另一實施方式，還包括設置于所述筒體上沿部的多個鉤掛部件。
[0016]根據本實用新型的另一實施方式，所述下部熱屏包括下部內筒和設置于所述下部內筒外的下部外筒，在所述下部內筒和所述下部外筒之間形成有下部空腔，在所述下部空腔內設置有保溫層和鉬反射板；所述上部熱屏包括上部內筒和設置于所述上部內筒外的上部外筒，在所述上部內筒和所述上部外筒之間形成有上部空腔，在所述上部空腔內設置有保溫層和鉬反射板。
[0017]根據本實用新型的另一實施方式，在所述下部內筒的下端部開設有第一環形槽，在所述下部外筒的下端部形成有與所述環形槽相配合將所述下部內筒與所述下部外筒相固定的第一環形凸起；在所述上部內筒的下端部開設有第二環形槽，在所述上部外筒的下端部形成有與所述第二環形槽相配合將所述上部內筒與所述上部外筒相固定的第二環形凸起。
[0018]根據本實用新型的另一實施方式，所述上部內筒、下部內筒的材質為石英，所述上部外筒、下部外筒的材質為耐高溫復合材料。
[0019]本實用新型的有益效果在于，本實用新型提供的熱屏裝置，在保持現有直拉硅單晶爐熱場結構不變的情況下，充分利用熱屏下沿空間裝料，裝置簡單易行，大大增加了實際的裝料量，提升了單晶硅品質，提高了生產效率。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型一實施方式的熱屏裝置的剖視圖；
[0021]圖2為本實用新型一實施方式的下部熱屏中下部內筒的結構示意圖；
[0022]圖3為本實用新型一實施方式的下部熱屏中下部內筒的俯視圖；
[0023]圖4為本實用新型一實施方式的下部熱屏中下部外筒的結構示意圖；
[0024]圖5為本實用新型一實施方式的下部熱屏中下部外筒的俯視圖；
[0025]圖6為本實用新型另一實施方式的熱屏裝置的剖視圖；
[0026]圖7為本實用新型另一實施方式的下部熱屏中下部內筒的結構示意圖；
[0027]圖8為本實用新型另一實施方式的下部熱屏中下部內筒的俯視圖；
[0028]圖9為本實用新型另一實施方式的下部熱屏中下部外筒的結構示意圖；
[0029]圖10為本實用新型另一實施方式的下部熱屏中下部外筒的俯視圖。
【具體實施方式】
[0030]體現本實用新型特征與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本實用新型能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的范圍，且其中的說明及圖示在本質上是當作說明之用，而非用以限制本實用新型。
[0031]本實用新型中所涉及的上、下等方位名詞僅用于結合附圖解釋本實用新型，并非對本實用新型的限定。
[0032]本實用新型一實施方式的用于單晶硅生長的熱屏裝置，位于盛放多晶硅原料的坩禍的上方，如圖1所示，熱屏裝置包括上部熱屏I和設置于上部熱屏I內的下部熱屏2，在上部熱屏I內開設有上部通孔11，在下部熱屏2內開設有下部通孔21，下部熱屏2自上部通孔11的下端口伸出上部熱屏1，下部熱屏2可在上部通孔11內沿上部通孔11的軸線方向移動。
[0033]上部通孔11和下部通孔21相連通，優選地，上部通孔11和下部通孔21具有相同的軸線。上部通孔11和下部通孔21優選為圓孔(橫截面為圓形)，上部通孔11的上端口與下端口的直徑比優選為1:0.75?0.95，進一步優選為1:0.76。下部通孔21的上端口與下端口的直徑比優選為1: 0.75?0.95，進一步優選為1:0.9。上部通孔11優選為上寬下窄的階梯孔，上部熱屏I可包括環繞上部通孔11的上部筒體，上部筒體的底端向其內部延伸形成凸臺12。上部筒體與凸臺12的夾角可以為90°，以使上部通孔11為標準的T形孔；上部筒體與凸臺12的夾角也可以大于90°，即上部筒體的徑向尺寸自上至下逐漸變小。
[0034]下部熱屏2可包括環繞下部通孔21的下部筒體，下部筒體的頂端向遠離下部通孔21的四周延伸形成突出于下部筒體的上沿部22，上沿部22的徑向尺寸介于上部通孔11的上端口與下端口的徑向尺寸之間，下部筒體的徑向尺寸小于上部通孔11的下端口，使得上沿部22可鉤掛于凸臺12上，并可使下部熱屏2活動地設置于上部熱屏I的下部。
[0035]下部筒體與上沿部22的夾角可以為90°，也可以大于90°，即下部筒體的橫向尺寸自上至下逐漸變小。
[0036]在