專利名稱：直拉八英寸硅單晶熱場的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直拉八英寸硅單晶熱場，屬于硅單晶熱場技術領域。
背景技術：
太陽能是未來最清潔、安全和可靠的能源，硅單晶太陽能電池是今后人類最重要的綠色能源之一。在現有工藝和條件下以及從電池性能上講，硅單晶是制造太陽電池比較理想的材料，而優質參數的硅單晶是生產制作高效率太陽能電池的基本條件。國際上直拉硅單晶主流產品是Φ200πιπι，逐漸向Φ300mm過渡，研制水平已經達到 Φ400πιπι 450mm。在中國太陽能光伏領域，市場對八英寸硅片的需求增長非常大，尤其是近年來，八英寸硅單晶成為主流產品。目前，國內生產八英寸硅單晶所使用的主要還是以20英寸熱場為主，按照現有技術，拉制硅單晶所使用的常規20英寸熱場存在功耗高、拉速低、石墨坩堝損耗大的問題。如附圖1所示現有20英寸的導流筒式熱場中，熱場部件包括石墨氈1-1、石墨壓片1-2、排氣口 1-3、下石墨保溫筒1-4、下石墨支撐環1-5、中軸加長軸1-6、主石墨保溫筒1-7、加熱器 1-8、上支撐環1-9、中軸護套1-10、電極護套1-11、電極石英護套1-12、石墨中軸1_13、堝托 1-14、石墨坩堝1-15、石英坩堝1-16、上部保溫蓋板1-17、熔硅1_18、頂部蓋板1_21、外導流筒1-22、導流筒墊高環1-23、導流筒支撐環1-24、上石墨保溫筒1_25、內導流筒H6和定位環1-27。其具體結構為在爐膛內徑為850mm的單晶爐內安裝以加熱器1_8為核心的復合式熱裝置，籽晶1-20和硅單晶棒1-19置于石英坩堝1-16中，放入加熱器1-8外圍安裝主石墨保溫筒1-7，主石墨保溫筒1-7外面裹上石墨氈1-1。主石墨保溫筒1-7位于下石墨支撐環1-5上的子口內，下石墨支撐環1-5位于下石墨保溫筒1-4上，下石墨保溫筒1-4的外面也包覆石墨氈1-1，下石墨保溫筒1-4位于石墨壓片1-2上的子口內，石墨壓片1-2下墊上石墨氈1-1，主石墨保溫筒1-7上沿蓋有上支撐環1-9，上支撐環1-9下面的子口卡在主石墨保溫筒1-7上，在上支撐環1-9上墊石墨氈1-1再在上面壓上上部保溫蓋板1-17，上上石墨保溫筒1-25放在上支撐環1-9的上并卡在子口內，在上上石墨保溫筒1-25外包覆石墨氈1-1，導流筒支撐環I-M卡在上上石墨保溫筒1-25上，導流筒支撐環I-M上墊導流筒墊高環1-23，外導流筒1-22上沿放在導流筒墊高環1-23上，定位環1_27緊貼導流筒墊高環1-23外沿放在導流筒支撐環I-M上，頂部蓋板1-21下墊石墨氈1-1。石墨下軸1-13 上放中軸加長軸1-6，中軸加長軸1-6支撐放堝托1-14。該導流筒式熱場存在以下一些不足1、熱場整體不夠緊湊、保溫效果差、能耗較高；2、熱場導流筒結構設計不合理導致氬氣流動不暢、隔熱效果不佳、外導流筒上沿外部易大量附著氧化硅揮發物、成晶不穩定；3、單晶頭部尾部的縱向溫度梯度變化大，整體拉速較低；4、石墨坩堝結構不合理，使用壽命低。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種結構更加緊湊、保溫性能更好、等徑平均拉速提高、等徑功耗得以降低的直拉八英寸硅單晶熱場，從而能有效的解決上述現有技術中存在的問題。本實用新型目的通過下述技術方案來實現一種直拉八英寸硅單晶熱場，包括石墨氈、爐底支撐環、電極護套、下護盤壓片、石墨電極、下保溫筒、堝托、石墨坩堝、加熱器、主保溫筒、上支撐環、上保溫蓋、電極螺栓、石墨中軸、中軸加長軸、上保溫筒、外導流筒、導流筒支撐環、內導流筒、護盤壓片和石英坩堝，主保溫筒設于加熱器外圍，加熱器設于石墨電極上；加熱器中間設石墨中軸，石墨中軸上設中軸加長軸，中軸加長軸支撐堝托；所述護盤壓片設于下護盤壓片之上，下護盤壓片和護盤壓片之間填充有石墨氈；主保溫筒的底部與下保溫筒卡接，下保溫筒底部與下護盤壓片卡接，下護盤壓片底部與爐底支撐環卡接；所述外導流筒置于導流筒支撐環上，內導流筒卡在外導流筒上，且內導流筒和外導流筒之間的間隙填充有石墨氈；所述堝托支撐石墨坩堝，石英坩堝設于石墨坩堝內，且石英坩堝上沿高出石墨坩堝上沿。作為優選，主保溫筒上部與上支撐環卡接，上支撐環的上部與上保溫筒下部卡接， 上保溫筒的上部與導流筒支撐環卡接。作為進一步優選，所述主保溫筒、下保溫筒和上保溫筒外均包覆有石墨氈。作為進一步優選，導流筒支撐環上墊有石墨氈，石墨氈上方放上保溫蓋。作為進一步優選，所述爐底支撐環內墊有石墨氈。所述內、外導流筒之間的間隙加大，填充更多的石墨氈；石墨坩堝與石墨堝托之間的接觸面積也增大。與現有技術相比，本實用新型的有益效果本實用新型直拉八英寸硅單晶熱場中， 導流筒隔熱效果好、大量減少了熱量的散失，解決了外導流筒上沿外部大量附著氧化硅揮發物的現象；加強了熱場保溫、增大了晶體內部的縱向溫度梯度、提高了整體拉速，更好的保證了成晶的穩定性，石墨坩堝的結構大幅延長了其使用壽命；因此，本實用新型直拉八英寸硅單晶熱場整體結構更加緊湊、保溫性能更好、等徑平均拉速提高，降低了等徑功耗，節約了生產成本，提高生產效率。
圖1是現有技術中熱場的結構示意圖。圖2是本實用新型中熱場的結構示意圖；圖3為圖2中石墨坩堝的結構示意圖；圖4為圖2中導流筒的結構示意圖。 現有技術圖1中1-1是石墨氈，1-2是石墨壓片，1-3是排氣口，1-4是下石墨保溫筒，1-5是下石墨支撐環，1-6是中軸加長軸，1-7是主石墨保溫筒，1-8是加熱器，1-9是上支撐環，1-10是中軸護套，1-11是電極護套，1-12是電極石英護套，1-13是石墨中軸，1-14是堝托，1-15是石墨坩堝，1-16是石英坩堝，1-17是上部保溫蓋板，1-18是熔硅，1-19是硅單晶棒，1-20是籽晶，1-21是頂部蓋板，1-22是外導流筒，1-23是導流筒墊高環，1-24是導流筒支撐環，1-25是上石墨保溫筒，1-26是內導流筒，1-27是定位環。[0022]本實用新型圖2中1是石墨氈，2是爐底支撐環，3是電極護套，4是下護盤壓片，5 是石墨電極，6是下保溫筒，7是堝托，8是石墨坩堝，9是加熱器，10是主保溫筒，11是上支撐環，12是硅單晶棒，13是上保溫蓋，14是爐筒排氣口，15是電極螺栓，16是石墨中軸，17 是中軸加長軸，18是熔硅，19是上保溫筒，20是外導流筒，21是導流筒支撐環，22是內導流筒，23是籽晶，M是護盤壓片，25是石英坩堝。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了相互排斥的特質和/或步驟以外，均可以以任何方式組合，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換，即，除非特別敘述，每個特征之一系列等效或類似特征中的一個實施例而已。實施例1一種直拉八英寸硅單晶熱場，如圖2、圖3、圖4所示，熱場包括石墨氈1、爐底支撐環2、電極護套3、下護盤壓片4、石墨電極5、下保溫筒6、堝托7、石墨坩堝8、加熱器9、主保溫筒10、上支撐環11、上保溫蓋13、電極螺栓15、石墨中軸16、中軸加長軸17、上保溫筒19、 外導流筒20、導流筒支撐環21、內導流筒22、護盤壓片M和石英坩堝25，主保溫筒10設于加熱器9外圍，加熱器9設于石墨電極5上；加熱器9中間設石墨中軸16，石墨中軸16上設中軸加長軸17，中軸加長軸17支撐堝托7，所述護盤壓片M設于下護盤壓片4之上，下護盤壓片4和護盤壓片M之間填充有石墨氈1 ；主保溫筒10的底部與下保溫筒6卡接，下保溫筒6底部與下護盤壓片4卡接，下護盤壓片4底部與爐底支撐環2卡接；所述外導流筒 20置于導流筒支撐環21上，內導流筒22卡在外導流筒20上，且內導流筒22和外導流筒 20之間填充有石墨氈1 ；所述堝托7支撐石墨坩堝8，石英坩堝25設于石墨坩堝8內，且石英坩堝25上沿高出石墨坩堝8上沿。主保溫筒10上部與上支撐環11卡接，上支撐環11的上部與上保溫筒19下部卡接，上保溫筒19的上部與導流筒支撐環21卡接；導流筒支撐環21上墊有石墨氈1，石墨氈 1上設上保溫蓋13 ；所述主保溫筒10、下保溫筒6和上保溫筒19外均包覆有石墨氈1 ；所述爐底支撐環2內墊有石墨氈1。具體來說本實用新型直拉八英寸硅單晶熱場是在爐膛內徑Φ = 850mm單晶爐內安裝以加熱器9為核心的復合式熱裝置，加熱器9外圍安裝主保溫筒10，主保溫筒10外面裹上石墨氈1。主保溫筒10座落在下保溫筒6上的止口內，下保溫筒6座落在下護盤壓片 4上的止口內，下護盤壓片4下止口卡在爐底支撐環2上，爐底支撐環內墊上石墨氈1，主保溫筒10上沿放上上支撐環11，上支撐環11下面的止口要卡在主保溫筒10上，在上支撐環 11上裝上上保溫筒19，上保溫筒19卡在上支撐環11的上止口內，并在上保溫筒19外裹上石墨氈1，導流筒支撐環21卡在上保溫筒19上，外導流筒20下沿放在導流筒支撐環21上， 內導流筒22卡在外導流筒20上，導流筒支撐環21上墊石墨氈1，石墨氈上蓋上保溫蓋13。石墨中軸16上放中軸加長軸17，中軸加長軸17支撐放堝托7，堝托7支撐石墨坩堝8，石英坩堝25座落在石墨坩堝8內，石英坩堝25上沿需高出石墨坩堝8上沿。加熱器9是坐在石墨電極5上的，石墨電極5通過螺紋緊固在通電金屬電極上。如圖3所示此石墨坩堝為三瓣坩堝本體配合而成，坩堝本體呈圓筒狀，坩堝本體外表面內外圈具有間隔均勻且高度相同的小凸臺。本實用新型熱場中的石墨坩堝A處較原石墨坩堝厚3mm，石墨坩堝B處是易斷裂處也加厚10_15mm，另外，增加了石墨坩堝C處，石墨坩堝D處直徑縮小70-80mm，增加了石墨坩堝與堝托的接觸面。如圖4所示本實用新型熱場中的導流筒是由內導流筒22與外導流筒20配合而成，所述外導流筒20的形狀分為上、下兩段，上段為垂直段、下端往內傾斜，內導流筒22的下法蘭面平放在外導流筒20的上法蘭面上，內導流筒22的下止口卡在外導流筒20的下止口上，內外導流筒配合好后內部留有一定空間，此處填充石墨氈1。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種直拉八英寸硅單晶熱場，包括石墨氈(1)、爐底支撐環(2)、電極護套(3)、下護盤壓片(4)、石墨電極(5)、下保溫筒(6)、堝托(7)、石墨坩堝(8)、加熱器(9)、主保溫筒 (10)、上支撐環(11)、上保溫蓋(13)、電極螺栓(15)、石墨中軸(16)、中軸加長軸(17)、上保溫筒(19)、外導流筒(20)、導流筒支撐環(21)、內導流筒(22)和石英坩堝(25)，主保溫筒 (10)設于加熱器(9)外圍，加熱器(9)設于石墨電極(5)上；加熱器(9)中間設石墨中軸 (16)，石墨中軸(16)上設中軸加長軸(17)，中軸加長軸(17)支撐堝托(7);其特征在于還包括護盤壓片(24)，所述護盤壓片(24)設于下護盤壓片(4)之上，下護盤壓片(4)和護盤壓片(24)之間填充有石墨氈(1);主保溫筒(10)的底部與下保溫筒(6)卡接，下保溫筒(6)底部與下護盤壓片(4)卡接，下護盤壓片(4)底部與爐底支撐環(2)卡接；所述外導流筒(20) 置于導流筒支撐環(21)上，內導流筒(22)卡在外導流筒(20)上，且內導流筒(22)和外導流筒(20)之間的間隙填充有石墨氈(1);所述堝托(7)支撐石墨坩堝(8)，石英坩堝(25)設于石墨坩堝(8)內，且石英坩堝(25)上沿高出石墨坩堝(8)上沿。
2.根據權利要求1所述的直拉八英寸硅單晶熱場，其特征在于主保溫筒(10)上部與上支撐環(11)卡接，上支撐環(11)的上部與上保溫筒(13)下部卡接，上保溫筒(13)的上部與導流筒支撐環(21)卡接。
3.根據權利要求2所述的直拉八英寸硅單晶熱場，其特征在于所述主保溫筒(10)、下保溫筒(6 )和上保溫筒(13)外均包覆有石墨氈(1)。
4.根據權利要求3所述的直拉八英寸硅單晶熱場，其特征在于導流筒支撐環(21)上墊有石墨氈(1)，石墨氈(1)上方放上保溫蓋(13)。
5.根據權利要求1或4中任一權利要求所述的直拉八英寸硅單晶熱場，其特征在于 所述爐底支撐環(2)內墊有石墨氈(1)。
專利摘要本實用新型公開了一種直拉八英寸硅單晶熱場，所述護盤壓片設于下護盤壓片之上，下護盤壓片和護盤壓片之間填充有石墨氈；主保溫筒的底部與下保溫筒卡接，下保溫筒底部與下護盤壓片卡接，下護盤壓片底部與爐底支撐環卡接；所述外導流筒置于導流筒支撐環上，內導流筒卡在外導流筒上，且內導流筒和外導流筒之間的間隙填充有石墨氈；本熱場結構緊湊、保溫性能更好、等徑平均拉速提高，降低了等徑功耗，節約了生產成本，提高生產效率。
文檔編號C30B15/00GK202323100SQ201120435339
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者吳雪霆, 楊帆, 謝江帆, 陳軍, 雷世俊 申請人:東方電氣集團峨嵋半導體材料有限公司