提高直拉单晶硅拉速的装置的制作方法

本实用新型涉及单晶硅生产领域，特别涉及一种提高直拉单晶硅拉速的装置。

背景技术：
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单晶硅是晶体材料的重要组成部分，其主要用作半导体材料和太阳能光伏发电、供热组件等。近三十年来，随着新能源技术的快速发展，尤其是太阳能产业在研究开发、商业化生产、市场开拓方面的快速发展，市场对于单晶硅的需求量逐年激增。由于传统的单晶硅生成加工企业生产水平较低，生成技术水平不高，最终造成单晶硅生产效率低、成本高，这极不利于单晶硅生成加工企业的发展，因此单晶硅生成加工企业也在探索提高生成效率、降低成本的单晶硅生产方法。

根据直拉单晶硅的生长界面的能量守恒方程：Q_in+Q_L＝Q_out→k_meltG_melt+LV＝k_cryG_cry其中，Q_in为熔体传入结晶界面的热量，Q_out为结晶界面向晶体付出的热量，Q_L为结晶潜热。得出实际晶体生长速度如下：

其中，V_crys为单晶硅生长速度，G_crys为晶体界面附近的轴向温度梯度，G_melt为生长界面附近熔体内的轴向温度梯度，K_crys与K_melt分别为晶体与熔体的传热系数，A为结晶界面的面积，D_crys为结晶的面积，L为结晶潜热。

从上式中可以看出，生长固定直径单晶硅时，除了晶体轴向温度梯度G_crys与熔体轴向温度梯度G_melt为可变动值，其它均为固定值，因此提高直拉单晶硅拉速应从界面附近晶体及熔体的轴向温度梯度出发，即：①增加界面上方晶体内轴向温度梯度G_crys；②降低界面下方熔体内轴向温度梯度G_melt。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种可降低单晶硅棒轴向温度梯度、降低生产成本的提高直拉单晶硅拉速的装置。

本实用新型的目的由如下技术方案实施，提高直拉单晶硅拉速的装置，其包括冷却机构、冷却介质进管、冷却介质出管，所述冷却机构包括上下敞口、中空圆筒状的冷却主体和若干片翅片，所述冷却主体包括若干段竖直管和若干段U形管，相邻两段所述竖直管的管口之间设有一段所述U形管，相邻所述竖直管与所述U形管之间首尾依次连通构成蛇形盘管，每段所述竖直管内侧外壁上对称设有一对所述翅片，在所述冷却主体的上端设有与所述冷却主体内部连通的所述冷却介质进管，在所述冷却主体的下端设有与所述冷却主体内部连通的所述冷却介质出管。

进一步的，所述冷却介质进管与所述冷却介质出管相对设置。

进一步的，所述冷却主体的高度H与直径D的比例为1:2-3。

进一步的，所述翅片为耐高温翅片，每相邻的两所述竖直管上相邻的两所述翅片之间的夹角α为90°-150°。

进一步的，所述冷却介质出管与冷却介质回收罐连通。

本实用新型的优点：1、冷却介质由冷却介质进管进入冷却壁内部，并由冷却介质出管排出，利用冷却介质气化吸热的原理，增加单晶硅棒的轴向温度梯度，使单晶硅拉速提高20％以上，由于未改变热场系统的上部保温等机构，因此没有额外的能耗增加；2、经由冷却介质出管排出的、气化后的冷却介质回收至冷却介质回收罐内，使得冷却介质可回收利用，降低了单晶硅生产成本。

附图说明：

图1为实施例1的整体结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为实施例2的整体结构示意图。

图4为图3的俯视图。

冷却机构1，冷却介质进管2，冷却介质出管3，冷却主体4，翅片5，竖直管6，U形管7，冷却介质回收罐8。

具体实施方式：

实施例1：

如图1-2所示，提高直拉单晶硅拉速的装置，其包括冷却机构1、冷却介质进管2、冷却介质出管3，冷却机构1包括上下敞口、中空圆筒状的冷却主体4和六十片翅片5，冷却主体4的高度H与直径D的比例为1:2，冷却主体4包括三十段竖直管6和三十段U形管7，相邻两段竖直管6的管口之间设有一段U形管7，相邻竖直管6与U形管7之间首尾依次连通构成蛇形盘管，每段竖直管6内侧外壁上对称设有一对翅片5，翅片5为耐高温翅片，翅片5可增加冷却主体4的散热面积；每相邻的两竖直管6上相邻的两翅片5之间的夹角α为150°，在冷却主体4的上端设有与冷却主体4内部连通的冷却介质进管2，在冷却主体4的下端设有与冷却主体4内部连通的冷却介质出管3，冷却介质由冷却介质进管2进入冷却主体4内，并由冷却介质出管3排出，利用冷却介质气化吸热的原理，增加单晶硅棒的轴向温度梯度，使单晶硅拉速提高20％以上；冷却介质出管3与冷却介质回收罐8连通，经由冷却介质出管3排出的、气化后的冷却介质回收至冷却介质回收罐8内，使得冷却介质可回收利用，降低了单晶硅生产成本；冷却介质进管2与冷却介质出管3相对设置，保证冷却主体4内侧温度的稳定性。

实施例2：

如图3-4所示，提高直拉单晶硅拉速的装置，其包括冷却机构1、冷却介质进管2、冷却介质出管3，冷却机构1包括上下敞口、中空圆筒状的冷却主体4和六十片翅片5，冷却主体4的高度H与直径D的比例为1:3，冷却主体4包括三十段竖直管6和三十段U形管7，相邻两段竖直管6的管口之间设有一段U形管7，相邻竖直管6与U形管7之间首尾依次连通构成蛇形盘管，每段竖直管6内侧外壁上对称设有一对翅片5，翅片5为耐高温翅片，每相邻的两竖直管6上相邻的两翅片5之间的夹角α为90°，在冷却主体4的上端设有与冷却主体4内部连通的冷却介质进管2，在冷却主体4的下端设有与冷却主体4内部连通的冷却介质出管3，冷却介质由冷却介质进管2进入冷却主体4内，并由冷却介质出管3排出，利用冷却介质气化吸热的原理，增加单晶硅棒的轴向温度梯度，使单晶硅拉速提高20％以上；冷却介质出管3与冷却介质回收罐8连通，经由冷却介质出管3排出的、气化后的冷却介质回收至冷却介质回收罐8内，使得冷却介质可回收利用，降低了单晶硅生产成本；冷却介质进管2与冷却介质出管3相对设置，保证冷却主体4内侧温度的稳定性。