[实用新型]一种应用于单晶炉的加料管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于单晶炉的加料管。

背景技术

单晶炉是生产太阳能电池所需单晶硅的拉晶装置。在惰性气体环境下，石英坩埚内填充硅原料，后加热至高温使硅料溶解，从受到温度控制的熔硅液上方降下单晶的籽晶，通过一边旋转籽晶一边向上提拉的方式来制造单晶。目前，拉晶都采用一次加料方式，即在熔料前一次性地往石英坩埚内加满硅料。但，由于硅料供应紧张，许多公司大量采用回收料，而在回收料中含有各种形状的硅原料，如块状、片状、粉状，由于形状不一，在石英坩埚内所盛放硅料间的空隙大，从而不能充分利用石英坩埚的有限空间。此外，为了节能而采用导流筒设计的热场，石英坩埚上方还须留有空间。因此，基于上述两原因，在石英坩埚内盛放的硅料量少，使硅原料熔化后的石英坩埚内留有较大空间，石英坩埚未被充分利用。这样，单只石英坩埚拉出的单晶量少，而石英坩埚使用一次后即报废，其在单晶生产成本中占相当大的比例，造成生产成本高且生产效率低的现象。因此，亟需设计一种对单晶炉可多次加料的装置来克服上述缺陷。

发明内容

本实用新型公开了一种应用于单晶炉的加料管，解决了目前单晶炉拉晶成本高、生产效率低的技术问题。

本实用新型所采用的技术方案：一种应用于单晶炉的加料管，包括石英管、连杆、石英锥，石英管竖向置放于石英锥之上，石英管和石英锥围构成硅料盛放区，连杆伸入石英管内并与石英锥相连，连杆由外力驱动而带动石英锥作升降运动，从而带动石英管作升降运动。

上述的加料管，石英管的外壁固定由石英材料制成的抱环，石英管降至预定放硅料位置时，抱环被单晶炉内的挡圈阻挡，石英锥脱离石英管口，两者间产生间隙，盛装于石英管内的硅料通过该间隙漏放入石英坩埚。

本实用新型的加料管是在原有单晶炉的基础上增设的，利用该加料管可充分利用石英坩埚的容量，单个石英坩埚装料量从50kg增加到80~120kg。与现有技术相比，拉等量单晶，可减少石英坩埚的数量，大幅降低成本；并且，还可节约大量拉晶时间(减少一炉生长完毕后的降温冷却、拆装炉等工序)，生产效率显著提高。

本实用新型的加料管根据石英坩埚的容量，初次盛料后可多次加料，以充分利用石英坩埚。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

如图1所示，石英管5竖向置放于石英锥6之上，石英锥6的直径大于石英管5的内径，石英管5与石英锥6围构成硅料盛放区。连杆1伸入石英管5内，下端与石英锥6固定相连，连杆1由外力驱动而上下运动，从而带动石英锥6作升降运动。石英管5外壁固定抱环2，抱环2由石英材料制成，单晶炉内固设挡圈3，挡圈3为不锈钢环，挡圈3的内径大于石英管5、石英锥6的外径，小于抱环2外径，从而可使石英管5及石英锥6通过，而阻挡住抱环5。由于再次加料过程在1000多度高温下进行，因此，加料管的关健部位均采用高纯石英材料，连杆和单晶炉内的不锈钢环选用耐高温不锈钢材料，连杆与石英锥连接处要用耐高温钼材料，防止受到高温辐射而熔化。石英管长度根据单晶炉的特点和单晶生长的热系统来确定，投料时石英管底部要略低于导流筒下口，避免投料时硅料碰到导流筒，沾污硅料。

在石英管5中填充硅料4，由于石英管5内径小于石英锥6，因此，硅料不会漏出。单晶炉装有吊装装置，吊装装置的钢丝绳与连杆1相连，通过连杆1将装好硅料的加料管吊装在单晶炉付室内。当石英坩埚中的硅料熔化后，打开隔离阀，后把加料管降入主室，由于在单晶炉特定部位焊有不锈钢环3，其能通过石英管5和石英锥6，但可阻挡住焊在石英管外壁的抱环2，因此，在石英管5底部到达预定下料位置时，抱环2就被不锈钢环3阻挡住，从而使石英管5不能继续下降，而石英锥6还可继续下降，石英管5与石英锥6间产生间隙，硅料通过该间隙漏放入石英坩埚中。当硅料漏放完之后，通过外力驱动连杆1向上运动，将石英锥6提起，由于石英锥6外径略大于石英管5内径，石英锥6顶住上方的石英管5，石英锥6与石英管5被一同提出主炉室，便完成加料过程。

采用本实用新型加料管产生的经济效益估算：原来一炉单晶装50kg硅料，拉一根单晶需48小时(含降温冷却、拆装炉8小时)，一个月拉24×30÷48＝15炉，投料15×50＝750kg，生产单晶约750×70％＝525kg。使用本加料管后，一炉单晶装80kg硅料，拉一根单晶需60小时(含降温冷却、拆装炉8小时)，一个月拉24×30÷60＝12炉，投料12×80＝960kg，生产单晶约960×70％＝672kg。每月增产单晶147kg，产值增加了147×2500＝367500元，而石英坩埚少用15-12＝3个，节约成本3×2000＝6000元，冷却降温(不但耗时，也耗电和氩气)、装拆炉工序少做3次，极大地提高了生产效率。以178台单晶炉的80％开台率计算，每年可多增单晶产量178×80％×12×147＝251193.6kg，约250吨，多增产值为251193.6×2500＝627984000元，约6.2亿元；节约石英坩埚成本178×80％×12×6000＝10252800元，约1000万元。以上只计算到加料80kg，若在拉出一根单晶后，再次加料拉第二根单晶，每炉可加料至120kg，增加产值更为可观，节约成本更加显著。