一种单晶硅导流筒的制作方法

本实用新型涉及单晶硅制造技术领域，尤其涉及一种单晶硅导流筒。

背景技术：

太阳能光伏行业的快速发展，对单晶硅的质量要求越来越高，企业需要不断的进行技术创新，去提高单晶质量及产量，降低单晶拉制的生产成本才能给企业带来最大的经济收益。直拉式硅单晶生长炉是制备硅单晶材料的主要设备，其内部的石墨热场保证了硅单晶的稳定生长，导流筒是组成石墨热场的一部分，在硅单晶生长过程中起到了非常重要的作用。氩气气体由上而下经过导流筒导入热场内部，可以有效的带走硅溶液上方的SiO，并对单晶硅棒进行降温，增大其纵向温度梯度，使单晶快速生长。

在现有生产中，石墨导流筒内导使用的是石墨材质，在单晶硅生长过程中石墨材料中杂质对单晶硅棒的污染，而影响产品质量；石墨内导因韧性上不足的缺点导流筒破裂、脱落而引起的热场损坏及原料污染的风险；石墨内导是导热性的在拉晶过程热量无法释放，而影响等径拉速，对成本下降受到阻碍。

由于导流筒不可能做到绝对光滑，在生产时，其内部各处的热场也会产恒细微的差异，导致生产出的单晶硅各个方位上并不能达到同等质量。

因此，如何针对上述现有技术所存在的缺点进行研发改良，实为相关业界所需努力研发的目标，本实用新型设计人有鉴于此，乃思及创作的意念，遂以多年的经验加以设计，经多方探讨并试作样品试验，及多次修正改良，乃推出本实用新型。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本实用新型提供了一种增加内导流筒向外辐射和反射热量的单晶硅导流筒。

(二)技术方案

本实用新型提供了一种单晶硅导流筒，包括：

钼内筒，为上大下小的薄壁中空锥筒；

石墨外筒，同轴套设在钼内筒外，为中空薄壁旋转体；

驱动装置，包括：

外齿圈，固定套设在石墨外筒上端；

小齿轮，由电机驱动，设置在外齿圈一侧，并与外齿圈啮合设置；

轴承，与外齿圈和石墨外筒上端固定连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述轴承上还安装有一圈安装板，所述安装板上还具有均匀环设有若干安装孔。

在本实用新型的一些实施例中，所述钼内筒内壁上具有内衬层。

在本实用新型的一些实施例中，所述内衬层为钽层。

在本实用新型的一些实施例中，所述内衬层包括：

条状衬层，竖直设置，具有若干个，且间隔均匀地环绕在钼内筒内壁上部；

环状衬层，覆盖钼内筒下部一圈。

在本实用新型的一些实施例中，所述条状衬层为自下而上逐渐变窄。

在本实用新型的一些实施例中，所述钼内筒及石墨外筒之间具有一环状空腔，所述环状空腔内具有保温材料。

在本实用新型的一些实施例中，所述保温材料为石墨软毡。

在本实用新型的一些实施例中，所述外齿圈一体成型在钼外圈上端。

在本实用新型的一些实施例中，所述轴承设置在外齿圈下方。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型至少具有以下有益效果其中之一：

(1)采用钼导流筒，通过对内导流筒的加工理念及材料的更换，在单晶硅生长过程中减少对单晶硅棒的污染；改变了现有石墨材质导流筒在韧性上不足的缺点，降低因导流筒破裂、脱落而引起的热场损坏及原料污染的风险；

(2)更改为钼材质内导流筒，可提升产品使用寿命；并且能够有效降低导流筒内表面的温度，由于凹凸钼导流筒具有反射热量的功能，增加内导流筒向外辐射和反射热量，加快晶棒结晶潜热释放，提高等径拉速，同时减少热量吸收、降低石墨外导流筒温度、增加晶体表面辐射散热，提高拉速，降低功耗，提高效率，节约成本；

(3)钼导流筒可在驱动装置的驱动下转动，弥补钼导流筒各处产生的微小温度差，避免单晶硅在同一直径的各位置质量不均匀的现象；

(4)钼内筒的表面较为平整，在此技术镀上内衬层，形成镜面，具有很强的光及能量的反射功能，采用金属钽作为镀层金属，，其本身的物理性质决定了其具有较强的抗弯和导热能力；镀过钽的钼内筒不但能反射能量，还能抵抗高温；

(5)钼内筒和外筒之间采用石墨软毡隔离，使钼内筒在高温下不至于产生变形且将石墨软毡左右两侧的高温隔开。

附图说明

图1为本实用新型实施例的剖视图。

图2为本实用新型实施例的俯视图。

【本实用新型主要元件符号说明】

1、石墨外筒； 2、钼内筒； 3、驱动装置；

31、外齿圈； 32、小齿轮； 33、轴承；

4、安装板； 41、安装孔； 5、石墨软毡；

6、内衬层； 61、条状衬层； 62、环状衬层。

具体实施方式

本实用新型提供了一种单晶硅导流筒。本实用新型通过对内导流筒的加工理念及材料的更换，在单晶硅生长过程中减少对单晶硅棒的污染；改变了现有石墨材质导流筒在韧性上不足的缺点，降低因导流筒破裂、脱落而引起的热场损坏及原料污染的风险。

在本实用新型的一个示例性实施例中，提供了一种单晶硅导流筒。如图1、图2所示，本实用新型包括钼内筒2、石墨外筒1及驱动装置，该导流筒在驱动装置驱动下可转动，达到筒内温度均衡的目的。

以下分别对本实施例的各个组成部分进行详细描述。

钼内筒2，为上大下小的薄壁中空锥筒；

石墨外筒1，同轴套设在钼内筒2外，为中空薄壁旋转体；

驱动装置，包括：

外齿圈31，固定套设在石墨外筒1上端；

小齿轮32，由电机驱动，设置在外齿圈31一侧，并与外齿圈31啮合设置；

轴承33，与外齿圈31和石墨外筒1上端固定连接。

轴承33上还安装有一圈安装板4，安装板4上还具有均匀环设有若干安装孔41。

导流筒通过安装板4上的安装孔41安装在单晶炉上，石墨外筒1、钼内筒2固定为一体，在驱动装置的驱动下，电机电动小齿轮32，小齿轮32带动外齿圈31，外齿圈31又带动导流筒整体，可产生整体旋转，保证温度的均匀，使得单晶硅同一径向各处的质量均匀。

钼内筒内壁上具有内衬层，镀上内衬层，形成镜面，具有很强的光及能量的反射功能，采用金属钽作为镀层金属，，其本身的物理性质决定了其具有较强的抗弯和导热能力；镀过钽的钼内筒不但能反射能量，还能抵抗高温，以致在设备运行的过程中，不会开裂，不会脱落掉入坩埚或热场内，从而避免了破坏生长设备或环境。

内衬层包括条状衬层61和环状衬层62；条状衬层61竖直设置，自下而上逐渐变窄，具有若干个，且间隔均匀地环绕在钼内筒2内壁上部；环状衬层62，覆盖钼内筒2下部一圈。随着导流筒的旋转，且在两个衬层的作用下，导流筒内的热场形成自下而上逐渐减弱的态势，符合单晶硅逐步拉伸直至出炉过程中的热场缓慢变化。

钼内筒2及石墨外筒1之间具有一环状空腔，环状空腔内具有保温材料，保温材料为石墨软毡5，石墨软毡5对钼内筒2形成支撑，使其在高温下不至于产生变形且将石墨软毡5左右两侧的高温隔开。

外齿圈31一体成型在石墨外筒1上端，方便加工和安装。

轴承33设置在外齿圈31下方，套设在石墨外筒1上端口，不会对其余设备的安装和运行产生干涉。

在现有条件下，目前24英寸热场石墨内导流筒等径平均拉速0.82mm/min，把石墨内导流筒升级为本实用新型的钼导流筒，等径平均拉速从0.85mm/min提升至1.1mm/min。

钼导流筒，再等径拉速提高的基础上单炉总运行时间减少10h，从而单晶产能也得到提高，使成本下降。

通过提高拉速的同时使石英坩埚运行时间缩短，从而可以发挥石英坩埚最大运行时间拉制多棒，提高产能降低成本。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本实用新型有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。

还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围。此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。