直拉单晶冷却装置的制作方法

本实用新型属于太阳能光伏技术领域，涉及一种直拉单晶冷却装置。

背景技术：

随着化石能源的使用对环境造成的污染以及化石能源的枯竭，人类迫切的需要新能源代替传统的化石能源。光伏发电作为清洁能源，日益受到世界各国的重视及扶持。

光伏发电所需的太阳能电池板的基础材料为单晶硅，一般通过直拉单晶的方式生产晶棒，在直拉单晶过程中，单晶棒拉制完成后，单晶炉内温度约1400℃，为了得到品质完好的晶棒，需要将单晶棒在单晶炉内按一定的温度梯度冷却到规定的温度、逐步提升至副炉腔继续冷却到一定温度，才能取出。目前对单晶炉的冷却方法是：当晶棒生长完成后停止加热，通过不断的向单晶炉内填充氩气，同时通过真空泵不断从单晶炉内向外抽气，通过气流将单晶炉内的热量带走，达到降温的目的。虽然单晶炉炉筒具有夹套水冷结构，但炉内用于单晶棒生长的坩埚外围被热场和保温结构包裹，夹套冷却的效果很有限，主要还是靠氩气带出热量达到冷却、降温的目的，但是这种降温方式通常需要9个小时，时间较长，生产单晶棒的周期较长，冷却成本较高。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种能够提高冷却效率、缩短生产周期、降低生产成本的直拉单晶冷却装置。

本实用新型的直拉单晶冷却装置，包括单晶炉，内部具有炉腔，所述炉腔中在单晶棒生长机构外围设置有保温装置；所述保温装置从上向下分为顶部保温装置和主体保温装置，所述顶部保温装置的底面和主体保温装置的顶面在单晶棒生长过程中处于贴合状态；

炉腔内壁降温装置，用于对炉腔内壁进行冷却；

热屏提升杆，安装在位于炉腔中的热屏的顶端，所述热屏提升杆能够上下移动；

连接杆，在单晶棒冷却过程中，连接杆的两端分别连接在热屏提升杆和顶部保温装置上，使得顶部保温装置随着热屏提升杆的上升而与主体保温装置脱离、产生间隙，使得炉腔内壁降温装置能够通过该间隙对单晶棒进行降温。

本申请的优点在于：通过设置两端分别连接在热屏提升杆和顶部保温装置上的连接杆，使得在单晶棒冷却时，可以借助热屏提升杆的上升带动顶部保温装置与主体保温装置脱离、产生间隙，这样以往只用于对炉腔内壁进行降温的炉腔内壁降温装置能够通过该间隙，也对单晶棒生长机构进行降温。上述降温方式与现有的氩气冷却方式相结合能够大大提高降温的速度，可以节约4-5个小时的时间，也节约了氩气的使用量，大大缩短了单晶棒的生产周期，也节约了氩气的使用成本。2、本申请的结构简单、只是设置了两端分别连接在热屏提升杆和顶部保温装置上的连接杆，其余利用的是传统的单晶炉的设备中已有的部件。

在其中一个实施例中，所述直拉单晶冷却装置还包括氩气冷却装置，所述氩气冷却装置包括能够向炉腔填充氩气的将氩气填充装置和从炉腔向外抽气的抽气装置。

在其中一个实施例中，所述顶部保温装置为一层保温层。

在其中一个实施例中，所述主体保温装置为筒状结构的保温筒，保温层随着热屏提升杆的上升而与保温筒产生间隙，使得炉腔内壁降温装置能够通过该间隙对单晶棒进行降温。

在其中一个实施例中，所述炉腔内壁降温装置是水冷夹套，所述水冷夹套中具有循环冷却水。

在其中一个实施例中，所述单晶炉的顶端设置有上盖，所述保温层设置在该上盖的底面上。

在其中一个实施例中，所述连接杆的两端分别与热屏提升杆和顶部保温装置可拆卸的连接。

在其中一个实施例中，所述顶部保温装置上设置有插孔，所述连接杆的端部插入在所述插孔内实现与顶部保温装置的连接。

在其中一个实施例中，所述连接杆为长度可调的结构。

在其中一个实施例中，所述连接杆的结构为L型结构，所述连接杆包括水平部分和竖直部分，水平部分的端部连接在热屏提升杆上，竖直部分的底端连接在顶部保温装置上。

附图说明

图1为本实用新型直拉单晶冷却装置的剖视图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合附图，说明本实用新型的较佳实施方式。

现有的单晶炉110的内部具有炉腔114，该炉腔114具有加热装置、热屏130、石英坩埚160，石英坩埚160的外围设置有保温装置，将硅料装入石英坩埚160，加热装置使硅料融化，通过籽晶夹头与石英坩埚160的相互逆转制造出单晶棒G。热屏130设置在石英坩埚的上方。热屏130的顶端具有能够上下移动的热屏提升杆132。炉腔114的内壁上设置有保温装置，该保温装置用于单晶棒G生长过程中的保温，防止热量散失。在单晶炉110的内壁上还设置有用于对单晶炉110的内壁进行降温的炉腔内壁降温装置。该炉腔内壁降温装置是设置在单晶炉的外壳与炉腔内壁之间的水冷夹套，所述水冷夹套中具有循环冷却水。

本实用新型的直拉单晶冷却装置100的保温装置从上向下分为顶部保温装置和主体保温装置，顶部保温装置的底面和主体保温装置的顶面在单晶棒G成长过程中处于贴合状态；设置两端分别连接在热屏提升杆132和顶部保温装置上的连接杆，在单晶棒G生长后的冷却过程中，顶部保温装置随着热屏提升杆132的上升而与主体保温装置脱离、产生间隙，使得炉腔内壁降温装置的循环冷却水能够通过该间隙对单晶棒生长机构进行降温。

本实用新型的直拉单晶冷却装置还包括氩气冷却装置，氩气冷却装置包括能够向炉腔114填充氩气的将氩气填充装置和从炉腔114向外抽气的抽气装置，抽气装置为真空泵。在单晶棒G生长后的冷却过程中，通过氩气冷却装置对单晶棒生长机构进行降温的同时，炉腔内壁降温装置的冷却水通过顶部保温装置与主体保温装置之间的间隙对单晶棒生长机构进行降温。两种降温装置相结合后，降温时间相对于传统的只通过氩气冷却装置进行冷却而言缩短了4-5个小时，也相应的节约了氩气的使用量和成本。

单晶炉110的顶端具有可拆卸或能够打开、关闭的上盖112，顶部保温装置为一层保温层140，保温层140设置在该上盖112的底面上。主体保温装置为筒状结构的保温筒120，保温层140随着热屏提升杆132的上升而与保温筒120产生间隙，使得炉腔内壁降温装置能够通过该间隙对单晶棒进行降温。

连接杆150的两端分别与热屏提升杆132和顶部保温装置可拆卸的连接。例如，连接杆150与热屏提升杆132之间可以通过插接或者螺钉连接等方式可拆卸的连接。保温层140上设置有插孔，连接杆150的端部插入在插孔内实现与保温层140的可拆卸的连接。

连接杆150为长度可调的结构。连接杆150的结构为L型结构，连接杆150包括水平部分和竖直部分，水平部分的端部连接在热屏提升杆132上，竖直部分的底端连接在保温层140上。

保温筒120从上到下分为上部保温筒122、中部保温筒124和下部保温筒126。保温层140与保温筒120之间围成单晶棒的保温区域。保温层140随着热屏提升杆132的上升而与上部保温筒122的顶面产生间隙。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。