专利名称：直拉法生长高少子寿命掺镓硅单晶炉用的附加导流装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直拉法生长掺镓硅单晶炉用的附加导流装置，具体是一种直拉法生长高少子寿命掺镓硅单晶炉用的附加导流装置。通过单晶炉内导流系统的优化，使所生长的掺镓硅单晶的少数载流子寿命(以下简称少子寿命)得以提高。
背景技术：
光伏行业使用的硅单晶主要为掺杂硼的硅单晶、掺杂磷的硅单晶和掺杂镓的硅单晶。其中掺杂硼的硅单晶占市场的主要份额，但掺杂硼的硅单晶所制的太阳电池因受硼氧复合体的影响，光衰现象明显；掺杂磷的硅单晶所制的太阳电池的制造工艺被专利锁定在少数公司里，因此掺杂磷的硅单晶市场份额较小；掺杂镓的硅单晶所制的太阳电池因其抗光衰的特性越来越受到光伏行业的重视，且掺镓硅单晶的电阻率纵向分布问题已被解决，但其少子寿命略低于掺杂硼的硅单晶，而硅单晶的少子寿命高所制的太阳电池的转换效率也闻，因此提闻惨嫁娃单晶少子寿命意乂重大。已证实使用掺镓硅单晶制作的太阳电池能强烈抑制光衰，若能将掺镓硅单晶少子寿命略低的问题解决，将是光伏科技的一大进步，因此该问题成为目前光伏科技关注的焦点。
发明内容本实用新型的目的是提供一种直拉法生长高少子寿命掺镓硅单晶炉用的附加导流装置。通过优化炉内氩气流动路径来保护结晶前沿和刚刚生长的掺镓硅单晶免遭炉内杂质污染，进而使掺镓硅单晶的少子寿命得以提高。具有不破坏单晶炉构造、改造成本低、具有明显提高直拉法生长掺镓硅单晶少子寿命的特点。本实用新型适用于各种尺寸高寿命掺镓硅单晶的制造。本实用新型提供的一种直拉法生长高寿命掺镓硅单晶炉用的附加导流装置包括:石英套筒，石英套筒顶端设置外沿，在外沿下方依次设置若干圆周分布小孔，相邻小孔均匀分布。所述的石英套筒呈倒梯形。可选地,所述的圆周分布小孔依次为第一圆周分布小孔、第二圆周分布小孔和第三圆周分布小孔；小孔数目依次减少。所述的第一圆周分布小孔有30个小孔,第二圆周分布小孔有25个小孔,第三圆周分布小孔有20个小孔。所述的小孔直径3-5mm ;石英套筒壁厚5_8mm ;石英套筒总高度为920-1000mm ;石英套筒下端内径为225-260mm ;石英套筒上端内径为280_315mm。所述的石英套筒下端内径比掺镓硅单晶目标直径大50_60mm ;石英套筒上端内径比掺镓硅单晶目标直径大100-120mm。石英套筒的上端的外沿直径比单晶炉法兰内径大30-40mmo本实用新型在直拉法生长高少子寿命掺镓硅单晶炉中的安装方法是将高纯石英套筒的顶端外沿固定于该单晶炉的小副室的法兰上端；石英套筒的下端高于石墨导流筒的下沿。石英套筒的下端高于石墨导流筒下沿50-70mm，石英套筒的总高度按照上述原则依石墨导流筒高度的不同而调整。本实用新型具有不破坏通用单晶炉构造、改造成本低、具有能够有效提高直拉法生长掺镓硅单晶少子寿命的特点。
图1为本实用新型石英套筒外形示意图。图2为本实用新型石英套筒下端与石墨导流筒的相对位置示意图。图3为本实用新型石英套筒上端安装示意图。图4为本实用新型第一圆周分布小孔分布的示意图。图5为本实用新型第二圆周分布小孔分布的示意图。图6为本实用新型第三圆周分布小孔分布的示意图。
具体实施方式
本实用新型结合附图详细描述如下:如图所示，I是石英套筒；2是第一圆周分布小孔；3是第二圆周分布小孔；4是第三圆周分布小孔；5是石英套筒顶端外沿；6是石英套筒主体顶底端；7是石墨导流筒；8是单晶炉法拉兰；9是单晶炉法拉兰内径；10是小孔。石英套筒I为高纯 石英制成，呈倒梯形。石英套筒I的顶端外沿固定于单晶炉的小副室的法兰上端；石英套筒I的下端高于单晶炉的石墨导流筒7的下沿，石英套筒I的顶端外沿下方依次设置若干圆周分布小孔，相邻小孔10之间均匀分布。可选地，例如，第一圆周分布小孔、第二圆周分布小孔和第三圆周分布小孔。小孔直径3-5mm ;石英套筒总高度为920mm，石英套筒I下端内径为225_260mm ;石英套筒上端内径为280-315mm。第一圆周分布小孔距石英套筒上端25mm处有30个直径5mm小孔均布；第二圆周分布小孔距石英套筒上端50mm处有25个直径5mm小孔均布；第三圆周分布小孔距石英套筒上端75mm处有20个直径5mm小孔均布；石英套筒壁厚5mm ;石英套筒的上端的外沿直径为 340mm。本实用新型附加导流装置可直接安装于已知的直拉掺镓硅单晶炉内用工艺生产。应用实例一:在CZ-90型直拉单晶炉投料量为90kg多晶硅的前提下，生长直径
6.5英寸的掺镓硅单晶。用于生长目标直径为170mm的6.5英寸掺镓硅单晶的石英附加导流装置为:一个高纯石英套筒；石英套筒下端内径为225mm ;石英套筒上端内径为280mm ;距石英套筒上端25mm处有30个直径5mm小孔均布(第一圆周分布小孔);距石英套筒上端50mm处有25个直径5mm小孔均布(第二圆周分布小孔)；距石英套筒上端75mm处有20个直径5mm小孔均布(第三圆周分布小孔);石英套筒壁厚5mm ;石英套筒的上端的外沿直径为340mm ;石英套筒上沿固定于单晶炉的小副室的法兰上端；石英套筒的下端高于直拉掺镓硅单晶炉的石墨导流筒下沿60mm，石英套筒总高度为920mm。[0026]应用实例二:在CZ-90型直拉单晶炉投料量为90kg多晶硅的前提下，生长直径8英寸的掺镓硅单晶。用于生长目标直径为205mm的8英寸掺镓硅单晶的石英附加导流装置为:一个高纯石英套筒；石英套筒下端内径为260mm ;石英套筒上端内径为315mm ;距石英套筒上端25mm处有30个直径5mm小孔均布(第一圆周分布小孔);距石英套筒上端50mm处有25个直径5mm小孔均布(第二圆周分布小孔)；距石英套筒上端75mm处有20个直径5mm小孔均布(第三圆周分布小孔);石英套筒壁厚8mm ;石英套筒的上端的外沿直径为340mm ;石英套筒上沿固定于单晶炉的小副室的法兰上端；石英套筒的下端高于直拉掺镓硅单晶炉的石墨导流筒下沿60mm，石英套筒总高度为920mm。少子寿命测量采用测试仪型号为sinton tester BCT-150，太阳电池转换效率测试采用电池生产线集成测试系统，本实用新型与常规导流设计所得硅单晶头尾片少子寿命对比与以此制的太阳电池转换效率的测试结果如下表:
权利要求1.一种掺镓硅单晶炉用的附加导流装置，其特征在于它包括:石英套筒，石英套筒顶端设置外沿，在外沿下方依次设置若干圆周分布小孔，相邻小孔均匀分布。
2.根据权利要求1所述的附加导流装置，其特征在于所述的石英套筒呈倒梯形。
3.根据权利要求1或2所述的附加导流装置，其特征在于所述的圆周分布小孔依次为第一圆周分布小孔、第二圆周分布小孔和第三圆周分布小孔。
4.根据权利要求3所述的附加导流装置，其特征在于所述的第一圆周分布小孔有30个小孔，第二圆周分布小孔有25个小孔，第三圆周分布小孔有20个小孔。
5.根据权利要求1所述的附加导流装置，其特征在于所述的小孔直径3-5_;石英套筒壁厚5-8mm ;石英套筒总高度为920-1000mm ;石英套筒下端内径为225_260mm ;石英套筒上端内径为280-315mm。
6.根据权利要求1所述的附加导流装置，其特征在于所述的石英套筒下端内径比掺镓娃单晶目标直径大50-60mm ;石英套筒上端内径比掺镓娃单晶目标直径大100_120mm。
7.根据权利要求1所述的附加导流装置，其特征在于所述的石英套筒的上端的外沿直径比单晶炉法兰内径大30-40mm。
专利摘要本实用新型涉及一种直拉法生长掺镓硅单晶炉用的附加导流装置，包括石英套筒，石英套筒顶端设置外沿，在外沿下方依次设置若干圆周分布小孔，小孔均匀分布。所述的石英套筒呈倒梯形。所述的圆周分布小孔依次为第一圆周分布小孔、第二圆周分布小孔和第三圆周分布小孔，并且小孔数目依次减少。通过单晶炉内导流系统的优化，使所生长的掺镓硅单晶的少数载流子寿命(以下简称少子寿命)得以提高。本实用新型具有不破坏通用单晶炉构造、改造成本低、具有能够有效提高直拉法生长掺镓硅单晶少子寿命的特点，并且同样适用于其它直拉法掺杂硅单晶炉，生产掺杂硼的硅单晶和掺杂磷的硅单晶。
文档编号C30B15/00GK203112959SQ20132007780
公开日2013年8月7日 申请日期2013年2月20日 优先权日2013年2月20日
发明者任丙彦, 任丽 申请人:任丙彦, 任丽