一种太阳能电池原材料加工用单晶炉的制作方法

本发明涉及光伏设备技术领域，具体为一种太阳能电池原材料加工用单晶炉。

背景技术：

单晶硅是一种重要的太阳能电池原材料，其通常是由高纯度多晶硅在单晶炉内拉制而成，单晶炉工作时通入惰性气体(氮气、氦气为主)使多晶硅处于惰性气体环境中,用加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶，单晶直径在生长过程中可受到温度，提拉速度与转速，坩埚跟踪速度与转速，保护气体的流速等因素的影响，其中温度主要决定能否成晶，而速度将直接影响到晶体的内在质量。

请参阅图1，由于单晶硅的质量受温度的影响较大，因此在加热器和籽晶之间设置有多层保温罩，使籽晶杆的温度稳定的呈一定的梯度分布，当需要取出生成的单晶时，由于单晶外侧套有生长罩和保温罩，其取下时需要将籽晶从多个保温罩中抽出，此过程单晶易与保温罩内壁发生碰撞，损坏单晶，特别当籽晶和单晶的总长度长于一定程度时，需要将保温罩和籽晶一同横移出单晶炉才能将籽晶杆抽出，更加容易损坏单晶。

由于单晶炉的热场系统对对中度和水平度有较高的要求，因此在实际操作的时候，每个元部件安装完毕都需要对其对中性进行测量和调整，现有的调整通常通过通过与籽晶杆连接的铁针做圆周远动，通过观察铁针与元部件上边缘的距离判断元部件是否与籽晶杆同轴，而水平度则是通过测量多个位置的高度判断，测量时不够直观，存在较大的误差，误差过大的时候影响单晶的生产生长。

现有的籽晶杆和籽晶通常拖过螺纹连接，虽然螺纹连接保证了籽晶和籽晶杆的同轴度，但安装和拆卸需要旋转很多圈才能完成，由于籽晶杆安装时是最后一个工序而拆卸时是第一个工序，因此，过多的旋转很容易使籽晶与其他元部件发生碰撞，提高了单晶和籽晶的损坏率。

技术实现要素：

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种太阳能电池原材料加工用单晶炉，具备操作简单和单晶棒不易损坏的优点，解决了背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种太阳能电池原材料加工用单晶炉，包括单晶炉本体，所述单晶炉本体的内部设有热场，所述热场的上端设有籽晶和籽晶杆，且籽晶位于籽晶杆的下端，所述籽晶的上端设有连接头，所述籽晶杆和连接头连接处的内部套设有辅助连紧杆，所述连接头和籽晶杆的外侧壁套设有外连接套，所述外连接套的下端设有连接盘，所述连接盘的上端设有观察盘，所述籽晶外侧壁的中部设有固定柱。

优选的，所述辅助连紧杆包括连接柱、移动杆和定位套，所述连接柱与籽晶杆滑动连接，所述连接柱的上端设有移动杆，所述连接柱的下端设有定位套，所述籽晶杆的对应位置设有与移动杆匹配的竖直滑槽，所述定位套的直径大于连接头的内径，所述连接头的下端设有与定位套匹配的水平限位槽，所述定位套为弹性材质。

优选的，所述外连接套与连接盘固定连接，所述外连接套与观察盘镜面套接。

优选的，所述连接盘包括有三个连接片，所述连接盘的连接片中部设有加强筋，所述连接盘的连接片和加强筋均设有连接孔。

优选的，所述观察盘包括有活动套，所述观察盘的活动套铰接有三个刻度尺，所述观察盘的刻度尺与连接盘连接的位置设有定位柱。

优选的，所述固定柱的外经小于热场的管堵的内径，所述固定柱的螺纹与外连接套的螺纹适配。

优选的，所述热场的罩盖设有与连接盘适配的安装孔，所述热场的保温罩和生长罩之间设有固定孔。

本发明具备以下有益效果：

1、该太阳能电池原材料加工用单晶炉，通过外连接套和连接盘限定单晶棒的位置，使单晶棒在生长罩内的位置相对固定，在整体移出保温罩和生长罩，增大了操作空间，降低了取单晶棒操作难度，减少了单晶棒的损坏，进一步的，由于取单晶棒的操作简单，可靠性更高，单晶棒的长度可以生长的单晶炉可容纳的极致，而不是容易操作的长度，提高了单晶炉的利用率。

2、该太阳能电池原材料加工用单晶炉，通过观察盘的三个刻度尺之间测量元部件的对中性，由于三个点确定一个圆，因此刻度尺的相对应位置均匀元部件的上端外边缘重合，则可以判断元部件与籽晶杆对中性满足要求，观察更加直观明了，同时元部件的水平线也可通过连接盘或观察盘与元部件的距离是否相同之间观察出来，同时调整的时候之间对着连接盘和观察盘进行调整，调整的参照也很直接，大幅度减少了操作难度，提高了元部件的对中精度和水平精度，提高了单晶棒的生产质量。

3、该太阳能电池原材料加工用单晶炉，先通过辅助连紧杆保证籽晶杆和连接头的对中性，再通过外部的外连接套使籽晶杆和连接头固定，一方面，由于内部辅助连紧杆的存在大幅度降低了对籽晶杆、连接头与外连接套之间的螺纹长度的要求，相比较现有技术，拆除的时候只需要旋转很短的一端距离即可完成拆除，减少了旋转造成的不利影响，另一方面，先通过外连接套和连接盘将籽晶的中部固定，再通过拨动辅助连紧杆解除籽晶和籽晶杆的连接，限制了拆除时籽晶的移动，避免籽晶与生长罩的内壁方式磕碰，同时，通过移动辅助连紧杆解除籽晶和籽晶杆最后的连接，只发生横向位移，避免了单晶磕碰坩埚造成损坏。

附图说明

图1为本发明的现有结构示意图；

图2为本发明结构示意图；

图3为本发明的局部结构示意图；

图4为本发明中连接盘和观察盘的示意图；

图5为本发明拆除时的结构示意图。

图中：1、单晶炉本体；2、籽晶；3、热场；4、籽晶杆；5、连接头；6、辅助连紧杆；61、连接柱；62、移动杆；63、定位套；7、外连接套；8、连接盘；9、观察盘；10、连接螺纹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2-5，一种太阳能电池原材料加工用单晶炉，包括单晶炉本体1，单晶炉本体1的内部设有热场3，热场3包括有加热线圈、石英罩、锆砂、锆环、坩埚、生长罩、隔热罩、罩盖和管堵等，使温度辐射相对均匀，温度上下缝补有层次且相对稳定，其中热场3的隔热罩和生长罩之间可通过螺钉固定，热场3的上端设有籽晶2和籽晶杆4，且籽晶2位于籽晶杆4的下端，籽晶杆4上端连接升降装置和旋转装置，使籽晶杆4和籽晶2可自旋转和升降，籽晶2的上端设有连接头5，连接头5内部为空心设置，其外部设有螺纹，籽晶杆4和连接头5连接处的内部套设有辅助连紧杆6，籽晶杆4和连接头5均与辅助连紧杆6镜面连接，连接头5抵住籽晶杆4和连接头5的内壁，一方面，辅助连紧杆6用于辅助定位，进一步保证籽晶杆4和籽晶2同轴心，避免螺纹发生滑丝、错丝等引起的倾斜，另一方面，承受径向的应力，提高连接强度，减少径向的晃动和籽晶杆4和连接头5间的磨损，连接头5和籽晶杆4的外侧壁套设有外连接套7，外连接套7将籽晶杆4和连接头5连接在一起，螺纹连接利于籽晶杆4和连接头5的同轴，外连接套7的下端设有连接盘8，连接盘8与罩盖固定连接，使连接盘8的位置相对固定，连接盘8的上端设有观察盘9，观察盘9用于观察各个元部件的对中性，籽晶2外侧壁的中部设有固定柱10，固定柱10使籽晶2与外连接套7固定，由于外连接套7通过连接盘8与罩盖的连接进行定位，使固定柱10与罩盖的位置固定，从而在移动保温罩、生长罩和罩盖时，籽晶2和单晶位置相对不动，避免损坏。

其中，辅助连紧杆6包括连接柱61、移动杆62和定位套63，连接柱61与籽晶杆4滑动连接，连接柱61的上端设有移动杆62，用于拨动辅助连紧杆6使辅助连紧杆6移动，连接柱61的下端设有定位套63，籽晶杆4的对应位置设有与移动杆62匹配的竖直滑槽，移动杆62在竖直滑槽内滑动，定位套63通过竖直滑槽贯穿籽晶杆4的侧壁，定位套63的直径大于连接头5的内径，连接头5的下端设有与定位套63匹配的水平限位槽，定位套63为弹性材质，定位套63被压缩在连接头5内滑动，定位套63与连接头5的的限位槽互相适配确保连接头5与辅助连紧杆6的初步连接，确保外连接套7没有安装上时，4与连接头5之间也不会脱落。

其中，外连接套7与连接盘8固定连接，连接盘8用于与热场3的罩盖连接，将籽晶2进行定位，外连接套7与观察盘9镜面套接，观察盘9可以贴着外连接套7转动的同时不会放生晃动。

其中，连接盘8包括有三个连接片，三个连接片为刚性连接片，连接盘8的连接片中部设有加强筋，进一步加强连接盘8的强度，通过热场3个方向固定籽晶2的位置，使限位更加可靠，连接盘8的连接片和加强筋均设有连接孔，通过连接孔安装螺钉。

其中，观察盘9包括有活动套，观察盘9的活动套与外连接套7的外侧壁转动连接，观察盘9的活动套铰接有三个刻度尺，由于三个点可以可以确定一个圆，通过确定圆确定圆心，从而保证对中性观察可靠性，观察盘9的刻度尺与连接盘8连接的位置设有定位柱，观察盘9的刻度尺在定位柱的位置角度发生变化，从而改变观察盘9圆周的伸缩。

其中，固定柱10的外经小于热场3的管堵的内径，确保固定柱10不会干扰籽晶2的正常工作，固定柱10的螺纹与外连接套7的螺纹适配，外连接套7与固定柱10通过螺纹连接，从而对籽晶2进行限位。

其中，热场3的罩盖设有与连接盘8适配的安装孔，通过安装孔将连接盘8与热场3的罩盖连接，热场3的保温罩和生长罩之间设有固定孔，使保温罩和生长罩连接成一个整体，使其可以共同移动。

该太阳能电池原材料加工用单晶炉的工作原理：

安装时，安装顺序依次组装热场3的各个元部件，先用两头均带有螺纹的连杆将外连接套7、连接盘8和观察盘9连接在籽晶杆上，检测连杆、外连接套7、连接盘8和观察盘9是否变形，在观测对中性的时候降低连接盘8和观察盘9的高度，旋转观察盘9使观察盘9张开，通过观察盘9的三个刻度尺与检测元部件的上端边缘的对应数值是否一致，一致则元器件对中性调节完成，通过观察观察盘9和连接盘8三个方向上是否都有接触，都有接触则水平度没有问题。

拆除时，将热场3的生长罩和保温罩通过螺钉固定，在旋转外连接套7将外连接套7与固定柱10连接，在通过螺钉使连接盘8与罩盖连接固定，接着扶住籽晶2并拨动移动杆62牵动连接柱61使辅助连紧杆6与连接头5脱离，移动热场3的保温罩和生长罩，将其整体移出单晶炉，从保温罩的下端伸进去将单晶剪下。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。