一种直拉法制备大尺寸单晶硅棒的方法及单晶炉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及单晶娃制备技术领域，尤其是设及烙融液提拉法的大尺寸单晶生长技 术领域。
【背景技术】
[0002] 直拉法生产娃单晶需要化料、引晶、放肩、等径、收尾和冷却等工艺过程，为了降低 生产成本，大尺寸单晶生长已成为主流，单晶炉单次投料量增大，单晶炉热场尺寸增大，目 前，光伏用单晶热场石墨相蜗尺寸普遍由22寸增大至24或26寸，已达到单炉最大投料量的 增加，只有单次投料量增加后热场运行平稳并生长时长相应缩短，才能达到提高单炉产能、 降低成本的目的。单晶炉热场增大后，加热器距离烙体中屯、点的区间变长，为了保证单晶炉 生产安全，会相应加大加热功率，W保证溶液中屯、点达到适宜的液面溫度，同时其运行速率 也会随着功率的上升有一定降低，W达到生长界面的平稳。因此，其运行时长随之也呈几何 倍数延长，尤其在等径生长阶段，会面临生长速率偏低、找溫度时长延长、耗能增大等问题。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种直拉法制备大尺寸单晶娃棒的方法W及适 用该方法的单晶炉，能够保证单晶炉在增大热场尺寸后，保持较高的生长速率，缩短生长时 长，提高单炉产能，降低生产能耗和生产成本。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种直拉法制备大尺寸单晶 娃棒的方法，包括化料、引晶、放肩、等径、收尾和冷却，其关键改进为等径生长阶段单晶炉 热场排气方法:氣气气流经导流筒内部进入热场系统，对单晶娃棒生长界面进行吹扫，再沿 着导流筒外壁向上到达排气管路进气口，气流在排气管路内穿过热场系统保溫筒外部的保 溫材料层，经由位于单晶炉炉底的排气管路的卿趴口形出气口排出，W便降低单晶生长界 面的溫度梯度和热场内热量损失。
[0005] 进一步地，其等径生长阶段的工艺参数设定如下:单晶生长速率为60-80mm/虹，蜗 转速度为6-8rpm，晶转速度为10-1化pm，单晶炉内底部加热器功率在5-30KW内且随单晶长 度增长而增大，单晶炉内压力为10-20Torr，氣气流量为30-60slpm且在单晶生长初期流量 为最局。
[0006] 进一步地，所述排气管路进气端部向导流筒外壁上部伸出，且与导流筒外壁间有 间隙，即为进气口。
[0007] 进一步地，排气管路进气伸出端部位于保溫筒上方。
[000引一种直拉法制备大尺寸单晶娃棒的单晶炉，包括单晶炉内石墨相蜗，其外围设有 加热器，石墨相蜗的上方设有导流筒，导流筒固定在单晶炉口，用于将单晶生长所需保护气 体氣气导流进入单晶炉内，单晶炉内热场设有保溫筒，其包括主保溫筒、上保溫筒和下保溫 筒，主保溫筒设置在石墨相蜗外侧，上保溫筒设置在导流筒外侧，下保溫筒设置在相蜗下部 石墨电极外侧，保溫筒与单晶炉壁之间设有保溫材料层，排气管路位于该保溫材料层中，其 进气端部位于保溫筒上方，且向导流筒外壁上部伸出，其进气口与导流筒外壁间有间隙，排 气管路出气口为卿趴口形，位于单晶炉炉底。
[0009] 进一步地，导流筒外壁由上段、下段的曲面和中部的垂面构成，其下段曲面为斜坡 面，连接中部的垂面和导流筒内壁，垂面和上保溫筒壁平行。
[0010] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明氣气通过导流筒内部对单晶娃 棒生长界面进行吹扫，实现对生长界面溫度梯度的控制，保证单晶生长界面可W达到理想 形态，防止因径向溫度梯度过大引起的断线问题。
[0011] 本发明氣气在经过生长界面后会沿着导流筒外壁向上达到排气管路进气口，因其 位于导流筒外壁上部可W解决废气在此回流的问题，并且排气管路设计在保溫系统内部解 决了因上排气导致的保溫效果差的现象。
[0012] 本发明在排气管路底部设计为卿趴口形，保证废气不会因气流汇集而于此产生回 流现象，废气通过单晶炉炉底板排入单晶炉体外部。
[0013] 本发明通过优化单晶生产工艺，降低了相蜗尺寸增加后漏娃事故与热场热不平衡 的发生几率;将氣气流量及氣气吹扫部位改进，增强了氣气对生长界面冷却的作用效果，同 时将排气方式设置为顶部排气，能够解决常规热场存在于导流筒上部的气流縱满问题，并 且排气管路设置在保溫系统内部的方式可W解决上排气保溫性能差的缺点与热场使用过 后污染严重等问题;本发明排气方法和等径生长方法的联用，能够保证热场尺寸增大后，生 长界面处位于最佳单晶生长溫度区间，克服大尺寸热场生长速率偏低的问题。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明实施例单晶炉的结构示意图；
[0015] 图2是图1中A的局部放大示意图。
[0016] 其中，1、导流筒；11、导流筒外壁;21、上保溫筒;22、主保溫筒;23、下保溫筒;3、保 溫材料层;4、排气管路;41、进气端部;42、进气口；43、进气端部外壁;44、出气口；45、排气支 管;5、石墨相蜗;6、加热器。
【具体实施方式】
[0017] 本发明要解决的技术问题是，在直拉法生长单晶娃的大尺寸热场中，由于投料量 增大，热场尺寸增大，热场的稳定性变差，单晶娃生长界面的溫度控制难度增大，导致单晶 娃生长质量合格率低、生长时间长、产能低。本发明通过优化单晶炉生产工艺及氣气吹扫方 式，能够控制单晶娃生长界面保持良好的溫度梯度，提高热场稳定性，提高单晶生长速率同 时保证稳定的单晶质量，W提高产能、降低生产成本。
[0018] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0019] -种直拉法制备大尺寸单晶娃棒的方法，其等径生长阶段的工艺参数设定如下： 单晶生长速率为60-80mm/hr，蜗转速度为6-8rpm，晶转速度为10-1化pm，单晶炉内底部加热 器6功率在5-30KW内且随单晶长度增长而增大，单晶炉内压力为10-20Torr，氣气流量为30-60s 1pm且在单晶生长初期流量为最高；
[0020] 其中单晶炉热场排气方法为:氣气气流经导流筒1内部进入热场系统，对单晶娃棒 生长界面进行吹扫，再沿着导流筒外壁11向上到达排气管路4进气口 42，气流在排气管路4 内穿过热场系统保溫筒外部的保