一种改变载气流向的引流装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种引流装置，尤其涉及一种用于多晶铸锭炉的用以改变载气流向的引流装置，属于晶体生长设备领域。
【背景技术】
[0002]多晶铸锭炉10主要由红外探测仪16、炉体11、引流装置12、隔热笼13、加热器14、石墨平台15构成，如图1所示。引流装置12包括石墨管123、配接螺母121和导流管122。导流管122的上端部设有和配接螺母121内螺纹相配合的外螺纹，导流管122的上端部穿过隔热笼的顶保温板中部的通孔，和顶保温板上方的配接螺母121固定，导流管122下端正对坩祸内的硅料。石墨管123装配在配接螺母121和炉顶的观察孔之间。红外探测仪16设置在引流装置12的正上方，红外探测仪16的探头正对着铸锭炉内的硅料17。引流装置12主要用于将载气输送到炉内，观察炉内的状况，插入测晶棒测量晶体的生长速度，以及红外探测仪探测炉内硅料的状态。引流装置12是察看炉内状况特别硅料状况的唯一的观察途径。红外探测仪16用于探测硅料的状态是固态还是液态，在自动长晶工艺过程中，多晶铸锭炉根据红外探测仪16的信号的变化做出化料完成、中部长晶完成等报警处理，以警报操作人员及时通过引流装置12确认硅料的状态及长晶状况，并做出操作处理，进入下一步工序过程。
[0003]多晶铸锭炉多采用四侧壁、顶面五面加热的加热方式，如图1所示。坩祸内液态硅的四边侧的温度高于中部的温度，将形成四边侧的液态硅上浮、中部的液态硅下沉的自然对流流场。四边侧温度较高的液态硅中熔解的某些杂质(如碳、氮)的熔解度若达到或接近饱和，当其流到中部时，由于温度降低，杂质熔解度过饱和，将导致杂质如碳、氮等形核析出；杂质核随着液流下沉温度下降并逐步生长形成杂质夹杂物。如图1所示，载气经引流装置12的出口集中垂直地吹向液态硅料17的中心区域，该区域单位面积上接触的载气量大，载气从该区域液态硅中带走的热量多，将造成该区域液态硅温度进一步下降，过冷度增强，从而促进液态硅中的杂质如碳、氮等杂质过饱和形核析出，并促进杂质核生长形成宏观杂质，如碳化娃杂质、氮化娃杂质。碳化娃杂质具有电活性，会影响太阳能电池的转化效率。申请号201310564191.X及201310564069.2的中国专利申请中均公开了一种改变载气流向的弓丨流装置，目的是使坩祸中液态硅旋转加强杂质的挥发。两件专利申请中公开的引流装置均使载气偏离液态硅的中心部并倾斜地吹射液态硅表面，但存在诸多问题:载气仍集中吹射液态硅表面的某一区域，易造成该区域温度下降液态硅过冷，促进液态硅中杂质形核生长;载气在液态硅表面没有形成周向分布的载气应力，液态硅中难以形成旋转流场；弓I流装置中通向铸锭炉内的视场均被完全遮挡，通过炉顶的观察窗经引流装置无法察看铸锭炉内的状态，不方便司炉操作；测晶棒无法穿过引流装置插到铸锭炉内，晶体生长速度不便测量；以及红外探测仪无法探测炉内硅料的状态，自动长晶工艺不能正常进行。因此，亟需开发一种用于改变载气流向的用于多晶铸锭炉的引流装置，以使载气分散地吹射液态硅表面的不同区域，增加载气流和液态硅表面的接触面积，并在液态硅表面形成周向分布的载气应力，驱动液态硅作周向流动形成旋转流场;同时引流装置中具有通向铸锭炉内的视场。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于多晶铸锭炉的用以改变载气流向的引流装置。以克服现有引流装置在应用中所存在的问题:载气集中吹射液态硅表面的某一区域，载气从该区域带走大量的热量，造成该区域液态硅局域过冷，促进液态硅中杂质形核生长;载气在液态娃表面没有形成周向分布的载气应力，液态娃中难以形成旋转流场；引流装置中通向铸锭炉内的视场被完全遮挡，通过观察窗经引流装置无法察看铸锭炉内的状态，不方便司炉操作;测晶棒不能穿过引流装置插到铸锭炉内，晶体生长速度不便测量;红外探测仪无法探测炉内硅料的状态，自动长晶工艺不能正常进行。
[0005]本发明的技术方案是提供一种用于多晶铸锭炉的用以改变载气流向的引流装置，其设计要点在于:包括依次固定连接的进气部、分流部和引流部，所述进气部内置用于载气流入的进气孔，分流部内置分流腔，引流部由至少一条用于改变载气流向的引流气道构成，所述进气孔和分流腔连通，引流气道的进气口和分流腔连通，出气口沿着周向按同方向的角向分布。
[0006]在具体实施中，本发明还有如下进一步优选的技术方案。
[0007]作为优选地，所述分流部和引流部一体成型，为沿其中心线方向设置通孔的柱状体，所述分流部的侧壁内设置沿周向延伸的呈环状的分流腔;所述引流部的侧壁内设置自分流腔的下端面向下延伸的引流气道，引流气道的出气口位于引流部的下端。。
[0008]作为优选地，所述分流部和引流部为沿其中心线方向设置通孔的柱状体，所述分流部包括轴向固定连接的第一分流部和第二分流部，第二分流部和引流部一体成型;所述第一分流部下端部的侧壁内设置沿周向延伸的呈环形的下端面开口的第一分流腔，所述进气孔和第一分流腔连通;所述第二分流部上端部的侧壁内设置沿周向延伸的呈环形的上端面开口的第二分流腔，第二分流腔和第一分流腔相对应，所述第一分流腔和第二分流腔构成所述分流腔;所述引流部的侧壁内设置自第二分流腔下端面向下延伸的引流气道，引流气道的出气口位于引流部的下端。
[0009]作为优选地，所述进气孔和分流腔之间通过连通气道连通，所述连通气道的一端和进气孔相切连通，另一端和分流腔的侧面相切连通。
[0010]作为优选地，所述进气部为内置进气孔的进气管，引流部包括内置有引流气道的引流气管;所述分流部为主要由内侧壁、外侧壁、上端壁和下端壁所构成的呈环状的密闭腔体，所述内侧壁、外侧壁、上端壁和下端壁构成所述分流腔;进气管的一端和分流腔连通并固定;所述引流气管设置在分流部的下方，引流气管上端的进气口和分流腔连通，并和引流部固定，引流气管下端的出气口沿着周向按同方向的角向分布。
[0011]作为优选地，所述进气管和分流部的分流腔间通过连通管连通，所述连通管的一端和进气管相切连通并固定，另一端和分流腔的侧壁相切连通并固定。
[0012]作为优选地，所述进气部设置在分流部的内部，进气孔的中心线和分流部的中心线平行;或者，
[0013]所述进气部设置在分流部的外部，进气孔的中心线和分流部的中心线平行或垂直。
[0014]作为优选地，所述引流气道沿圆柱状螺旋线延伸，引流气道出气口段的螺旋线的螺距逐渐减小，引流气道的出气口位于分流部下端面的正下方;或者，
[0015]所述引流气道沿圆柱状螺旋线延伸，引流气道出气口段的螺旋线的螺距逐渐减小、半径逐渐增大，引流气道的出气口位于分流部的外侧壁延伸面的下端或位于分流部外侧壁延伸面的外部。
[0016]作为优选地，所述引流气道的数量为2个、3个或4个。
[0017]作为优选地，所述进气部、分流部、引流部的材质为石墨、钼、钨或钛。
[0018]本发明引流装置的进气部可以设置在分流部的内部，也可以设置在分流部的外部。当进气部设置在分流部的内部时，可以避免在多晶铸锭炉的双层水冷的钢制炉体上、以及隔热笼的保温板上开设输气管贯穿的通孔，也方便输气管的布置连通。进气部对引流装置中通向铸锭炉内的视场产生了遮挡，但被遮挡的面积不足视场面积的四分之一，引流装置中具有通向铸锭炉内的视场。通过引流装置从炉顶的观察窗可以察看铸锭炉内硅料的状态，可以插入测晶棒测量晶体的生长速度;红外探测仪通过炉顶部的观察窗可以探测到炉内硅料的状态，自动长晶工艺顺利进行。引流装置把载气分成多束载气流分别倾斜地吹射液态硅表面的不同区域，有效地增加了载气和液态硅表面的接触面积，单位面积所接触的载气量较少，载气从单位面积带走的热量较少，载气导致该区域液态硅温度的降幅减小，过冷度减弱，减少甚至消除了该区域液态硅中由载气所导致的杂质过饱和形核以及所促进的杂质核生长形成杂质夹杂物。引流装置流出的出射载气流分散倾斜地吹射液态硅表面的不同区域，所吹射区域围绕液态硅的中心周向分布，出射载气流对液态硅产生载气应力，载气应力围绕液态硅的中心周向分布，载气应力驱动表层液态硅流动，并形成作周向流动的旋转流场。旋转流场有利于液态硅内部的杂质输运到表面，促进杂质的挥发;旋转流场还有利于液态硅中质杂的输运和均匀分布，使晶体的径向电阻率分布更均匀。
[0019]有益效果
[0020]引流装置中具有通向铸锭炉内的视场，当把进气部设置在分流部的外部时，引流装置中通向铸锭炉内的视场