[实用新型]低成本生长太阳能级硅单晶的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于直拉法生长硅单晶的装置，特别一种低成本生长太阳能级硅单晶的装置，具体为低成本直拉法生长太阳能级硅单晶的20寸石墨系统。在石墨系统设计中通过石墨系统各个部件的形状尺寸调整氩气流动、降低无效的热传导和热辐射，使其能在低功耗下低氩气耗用下保证硅单晶的正常生长。

技术背景

随着光伏行业竞争的加剧，越来越需要降低生产过程中的加工成本。在直拉单晶硅过程中，电力消耗占成本约20-30％(2008-2009年中国太阳能电池铸锭拉晶切片产业及设备研究报告，中国行业咨询网，http://www.china-consulting.cn)。氩气消耗占总成本约20％(2008-2009年中国太阳能电池铸锭拉晶切片产业及设备研究报告，中国行业咨询网，http://www.china-consulting.cn)。石墨系统的设计直接影响了直拉单晶硅生长过程中的电力消耗量和氩气消耗量。因此，只有优化的石墨系统设计能解决在较低成本下制造太阳能级硅单晶的难题。

市售常规的采用CZ法拉制6英寸和8英寸的硅单晶棒的石墨系统(例如，FT-CZ2008A单晶炉型为20寸的石墨系统)通常电力消耗量和氩气消耗量相对较高。到目前为止，国内外未见有关低成本直拉法生长太阳能级硅单晶的20寸石墨系统设计的报道。

实用新型内容

本实用新型提供的一种低成本生长太阳能级硅单晶的装置，本实用新型是在单晶炉的炉膛内安装适合低功耗低氩气下单晶生长的Φ20时石墨系统，通过石墨系统各个部件的形状尺寸调整氩气流动、降低无效的热传导和热辐射，使其能在低功耗下低氩气耗用下保证硅单晶的正常生长，可以明显地降低电力消耗量和氩气消耗量，缩短硅单晶的生长周期，降低了生长成本。

本实用新型提供的在低功耗低氩气消耗下生产直拉硅单晶的装置主要包括加热器、导流罩、石墨坩埚、保温盖、保温筒、固化保温碳毡、炉底压盘、连接杆。所述的导流罩包括第一导流罩、第二导流罩、第三导流罩和第四导流罩。

加热器外围处安装石墨第四导流罩，第四导流罩上安装第三导流罩；第四导流罩外安装石墨保温筒；保温筒外面安装固化保温碳毡；石墨保温筒由石墨炉底压盘上的卡口定位，石墨保温筒上沿用于定位保温盖，第二导流罩上沿由保温盖卡口定位，第一导流罩由保温盖定位；石墨连接杆支撑石墨坩埚。

所述的加热器外围15mm处安装石墨第四导流罩。

所述的加热器按36等分开瓣，电极位置不开缝，实际为34瓣。

所述的加热器有效高度在430～475mm范围，加热器总高度为580mm。

所述的第四导流罩外15mm处安装保温桶。

所述的倒漏斗形第三导流罩以45度角向炉体中轴倾斜。

所述的第二导流罩为常规导流形状，内部以保温碳毡填充。

所述的第一导流罩保持与第二导流罩相同的角度，第一导流罩垂直高度为40-400mm。

所述的单晶炉炉膛内径为

本实用新型提供的低成本生长太阳能级硅单晶的装置直拉法生长硅单晶的方法包括装料、加热、拉晶等步骤：首先是在单晶炉中装料；熔融化料，待熔硅温度稳定，降籽晶，然后下降引细径，晶转并且提拉；再经过等径生长，控制炉室压力、晶体的拉速、氩气流速和晶转速度等步骤，还包括调整熔晶埚位，保持第二导流罩下沿与熔融液面之间的距离和埚转速度，调节拉晶速度，最后，收尾和冷却。

本实用新型的特点描述如下：