一种单晶炉用埚帮和单晶炉的制作方法

本实用新型涉及单晶硅制造技术领域，特别是涉及一种单晶炉用埚帮和单晶炉。

背景技术：

目前，随着经济的发展，光伏发电作为绿色能源中的一种，日益受到重视，并得到了发展，单晶硅片作为光伏发电的一种基础材料，有着广泛的市场。目前，在制备单晶硅片时，需要使用碳碳埚帮作为支撑装有硅料的石英坩埚的载体，从而进行拉晶工作。故碳碳埚帮作为支撑载体成为制备单晶硅必不可少的部件。

但碳碳复合材料的导热系数较低，径向与纵向导热系数约17～29w/(m*k)，在加热器发热过程中，埚帮吸热效率较低，导致了原料吸热量少导致了炉台传热过程中的热量损失，再者埚帮表面为曲面，将大量的辅热直接反射，降低了吸热效率，进而造成了当前拉晶工艺下能耗高的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的埚帮降低了吸热效率，进而造成了能耗高的技术问题，本实用新型公开了一种单晶炉用埚帮和单晶炉。

第一方面，本实用新型公开了一种单晶炉用埚帮，所述埚帮具有一端开口的结构，所述埚帮包括：侧壁部、弯曲部和底部；

所述侧壁部靠近所述埚帮的开口处，所述弯曲部连接于所述侧壁部远离所述开口的一端，所述底部连接于所述弯曲部的另一端；

所述埚帮的外表面设置有多个凹槽。可选地，所述凹槽的横截面为v型结构或u型结构。

可选地，所述凹槽的横截面为v型结构的情况下，所述凹槽的侧壁与所述埚帮的中心轴线之间的夹角范围包括15°～40°。

可选地，所述多个凹槽相互平行，且所述多个凹槽沿所述埚帮的周向设置。

可选地，所述多个凹槽相互平行，且所述多个凹槽沿所述埚帮的轴向设置。

可选地，所述多个凹槽的深度和宽度相同。

可选地，所述凹槽的宽度大于或等于3mm，小于或等于8mm；所述凹槽的深度大于或等于2mm，小于或等于6mm。

可选地，所述侧壁部与所述弯曲部可拆卸连接，所述凹槽开设于所述侧壁部；

所述埚帮为碳碳复合材料。

第二方面，本实用新型还公开了一种单晶炉，所述单晶炉包括石英坩埚、加热器和所述埚帮；

所述石英坩埚安装在所述埚帮内部；

所述加热器与所述埚帮的外表面相对设置。可选地，所述加热器靠近所述埚帮侧壁部的外表面设置。

与现有技术相比，本实用新型实施例包括以下优点：

本实用新型实施例通过在所述埚帮设置凹槽，增加了所述埚帮辐射面积，同时还能够通过设置凹槽增加热能在该埚帮的反射次数，提高了热能的反射效率，从而提高了所述埚帮的吸热效率，改善了拉晶过程中的热量损失，解决了当前工艺下能耗高的技术问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种单晶炉用埚帮的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的一种v型凹槽的截面图；

图3是本实用新型实施例的图2中区域a的放大示意图；

图4是本实用新型实施例的一种在埚帮直壁上进行周向开槽的正视图；

图5是本实用新型实施例的一种在埚帮直壁上进行周向开槽的剖视图；

图6是本实用新型实施例的图5中区域b的放大示意图；

图7是本实用新型实施例的一种在埚帮直壁上进行轴向开槽的正视图；

图8是本实用新型实施例的一种单晶炉的部分结构示意图。

附图标记说明：

10-侧壁部，11-埚帮外表面，20-弯曲部，30-底部，101-凹槽，102-凹槽，

1-石英坩埚，2-埚帮，3-加热器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型实施例作进一步详细的说明。

参照图1，本实用新型公开了一种单晶炉用埚帮，所述埚帮具有一端开口的结构，所述埚帮包括侧壁部10、弯曲部20和底部30；

所述侧壁部10靠近所述埚帮的开口处，所述弯曲部20连接于所述侧壁部10远离所述开口的一端，所述底部30连接于所述弯曲部20的另一端；所述埚帮的外表面11设置有多个凹槽。本实用新型实施例中，该单晶炉用埚帮可以是碳碳埚帮，该碳碳埚帮使用碳碳复合材料网布制成，具体为，使用多层碳碳复合材料网布包裹碳碳埚帮模型制成。该埚帮包括侧壁部10以及与所述侧壁部10一端相连的弯曲部20，该埚帮具有一端开口结构，该埚帮的底部30与单晶炉的其它支撑部件相连接，用于实现单晶炉的功能。

本实用新型实施例中，在该埚帮的外表面11设置多个凹槽，具体的，该凹槽的数量由埚帮外表面11的面积、凹槽的形状以及该埚帮外表面上设置的凹槽密度决定。在其他情况不变的情况下，凹槽的密度越大，则设置在埚帮外表面11上的凹槽就越多，进而该埚帮的吸热面积就越大，该埚帮的吸热效率也就越高。可以理解的，本实用新型实施例对凹槽的数量不作限制，可以根据实际的埚帮需要达到的吸热效率来设置。

可选的，所述凹槽的横截面为v型结构或u型结构。

本实用新型实施例，通过在埚帮的外表面上增设凹槽来增加埚帮的吸热面积，在单晶炉的使用过程中，利用埚帮的外表面上增设凹槽，能够更加有效的吸收加热器产生的辐射热，从而提高了热利用率。

具体的，该凹槽结构的横截面为v型结构或者u型结构，由于v型结构或者u型结构能够改变入射热量的方向，使入射热能在该凹槽内进行多次反射后再出射，增加了热能的反射次数，提高了该埚帮的吸热率。

可以理解的，该凹槽的横截面不限于v型结构或者u型结构，只要是能够增加入射热能的反射次数，或者是提高该埚帮的吸热效率的结构均可，本实用新型实施例对此不作限定。

作为一种具体的示例，参照图2，示出了一种v型凹槽的截面图，参照图3，示出了图2中区域a的放大示意图，并示出了光入射v型结构表面反射过程，其中c为v型凹槽的开槽角度，d为v型凹槽开口处的宽度，可以看出，入射热能从方向e进入凹槽中后，进行了多次反射后，由方向f出射，本实用新型实施例通过增加热能的反射次数，能够提高该埚帮的吸热率。

可选地，所述凹槽的横截面为v型结构的情况下，所述凹槽的侧壁与所述埚帮的中心轴线之间的夹角范围包括15°～40°。本实用新型实施例中，当所述凹槽的横截面为v型结构时，所述凹槽的开槽角度能够影响入射至凹槽内的热能的反射次数，可以理解的，当凹槽的角度越小，则入射至凹槽内的热能的反射次会越多，当凹槽的角度越大，则入射至凹槽内的热能的反射次会越少。但是，凹槽的角度过于小，会增加加工难度，也会使该埚帮侧壁部上的凹槽数量过多，影响该埚帮侧壁部的使用寿命。本实用新型实施例综合考虑以上因素，选定所述凹槽的的侧壁与所述埚帮的中心轴线之间的夹角范围包括15°～40°。具体的，该所述凹槽的的侧壁与所述埚帮的中心轴线之间的夹角可以是10°，20°，23°，32°和40°中的一种。

可以理解的，如果不考虑其它因素，只考虑通过设置凹槽来提高入射至凹槽内的热能的反射次数，则可以将该开槽角度设置成其它需要的范围，也可以综合本实用新型以外的其它因素，将该开槽角度设置成其它需要的范围，本实用新型对具体的开槽角度不作限定。

可选地，所述多个凹槽相互平行，且所述多个凹槽沿所述埚帮的周向设置。本实用新型实施例中，参照图4、图5和图6，图4示出了一种所述多个凹槽沿所述埚帮的周向设置的正视图，图5示出了一种所述多个凹槽沿所述埚帮的周向设置的剖视图，图5示出了图6中区域b的放大示意图，其中101为所述凹槽。可以看出，图4中，该凹槽沿埚帮的周向设置，所述多个凹槽之间相互平行，且该凹槽之间具有相同的距离。根据该埚帮的结构，可以将该凹槽沿所述埚帮的周向相互平行设置，也可以将该凹槽之间不平行设置，但是相比将该凹槽之间平行设置会增加工艺难度，也不能增加入射热能反射次数。故本申请实施例将多个凹槽沿所述埚帮的周向相互平行设置。

具体的，该凹槽之间具有相同的距离，凹槽之间具有相同的距离能够使该埚帮不同区域受热均匀，达到更好的受热效果。可以理解，如果不考虑埚帮不同区域受热的均匀程度，也可以将不同的凹槽之间设置为不同的距离，本实用新型实施例对此不作限定。

可选地，所述多个凹槽相互平行，且所述多个凹槽沿所述埚帮的轴向设置。

本实用新型实施例中，参照图7，示出了一种多个凹槽沿所述埚帮的轴向设置的正视图，其中，102为凹槽。根据该埚帮的结构，可以将该凹槽沿所述埚帮的周向垂直的方向设置，所述多个凹槽之间相互平行，可以理解，也可以将该凹槽之间不平行设置，但是相比将该凹槽之间平行设置会增加工艺难度，也不能增加入射热能反射次数。故本申请实施例将多个凹槽沿与所述埚帮的周向垂直的方向相互平行设置。

具体的，该凹槽之间具有相同的距离，凹槽之间具有相同的距离能够使该埚帮不同区域受热均匀，达到更好的受热效果。可以理解，如果不考虑埚帮不同区域受热的均匀程度，也可以将不同的凹槽之间设置为不同的具体，本实用新型实施例对此不作限定。

可选地，所述多个凹槽的深度和宽度相同。

本实用新型实施例中，为了保证该埚帮不同区域受热均匀，可将该多个凹槽的参数设置为相同的参数。具体可以是，所述多个凹槽的深度和宽度相同，并且将多个凹槽的深度和宽度设置为相同的，也能够减小工艺难度。可以理解的，如果不考虑埚帮不同区域受热的均匀性以及制备凹槽的工艺难度，可以将多个凹槽的深度和宽度设置为不相同的参数，本实用新型实施例对此不作限定。

可选地，所述凹槽的宽度大于或等于3mm，小于或等于8mm；所述凹槽的深度大于或等于2mm，小于或等于6mm。

本实用新型实施例中，考虑到利用入射热能在该凹槽内的反射次数，提高该埚帮吸热效率。而入射热能在该凹槽内的反射次数与该凹槽的宽度和深度有关，当该凹槽的深度越深且宽度越小时，入射热能在该凹槽内的反射次数越多，当该凹槽的深度越浅且宽度越大时，入射热能在该凹槽内的反射次数越少。入射热能在该凹槽内的反射次数越多，则该埚帮的吸热效率的提高程度越高；入射热能在该凹槽内的反射次数越少，则该埚帮的吸热效率的提高程度越低。可以理解，当凹槽的深度越深，宽度越小时会增加在埚帮的外表面制作凹槽的工艺难度。

综上，本实用新型实施例考虑了该埚帮的吸热效率的提高程度以及在埚帮的外表面制作凹槽的工艺难度，将该凹槽的宽度设置为大于或等于3mm，小于或等于8mm；所述凹槽的深度设置为大于或等于2mm，小于或等于6mm。具体的，该凹槽的宽度可以是3mm，5mm，7mm或8mm中的一种；该凹槽的深度可以是2mm，3mm，5mm或6mm中的一种。

本实用新型实施例中，经过实际的测试，在埚帮的外表面设置有多个凹槽的埚帮，相比没有在埚帮外表面设置凹槽的埚帮，能够减少20％左右的热损耗。

可选地，所述侧壁部与所述弯曲部可拆卸连接，所述凹槽开设于所述侧壁部，所述埚帮为碳碳复合材料。

本实用新型实施例中，该侧壁部与弯曲部之间为可拆卸连接，由于该侧壁部为重点受热部位，容易发生损坏，当该侧壁部损坏后，该埚帮只需对侧壁部进行更换，无需更换其他部件，节省了材料。为了减少工艺复杂度，可以选择将凹槽开设于所述侧壁部。该碳碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度更高达2600℃。故利用碳碳复合材料来制备埚帮的埚帮具有抗热冲击性能好、尺寸稳定性高的优点。可以理解，当其他材质也具备制备埚帮的特性时，也可以用来制备本实用新型实施例的埚帮，对不本实用新型实施例不做限定。

本实用新型实施例通过在所述埚帮设置凹槽，增加了所述埚帮辐射面积，同时还能够通过设置凹槽增加热能在该埚帮的反射次数，从而提高了热能的反射效率，从而提高了所述埚帮的吸热效率，改善了拉晶过程中的热量损失，解决了当前工艺下能耗高的技术问题。

本实用新型实施例还公开了一种单晶炉，参照图8，所述单晶炉包括所述埚帮2、石英坩埚1、加热器3；

所述石英坩埚1安装在所述埚帮2内部；

所述加热器3与所述埚帮2的外表面相对设置。

本实用新型实施例中，加热器3进行发热，通过热辐射的方式对埚帮2进行传热，热量由热传导的方式通过石英坩埚1间接给石英坩埚内的硅料进行加热，从而完成了对硅料进行加热的目的。

本实用新型实施例中，在将埚帮进行安装前，将埚帮侧壁部的外表面进行开槽，增加热辐射反射次数，控制埚帮热辐射效率，进而来提高热利用率；再将该埚帮根据单晶炉安装要求正常安装使用，单晶炉的部件安装要求依次安装加热器、埚帮和石英坩埚；最后单晶炉完成安装工作后正常运行。

本实用新型实施例中，在单晶炉运行过程中，埚帮开设的凹槽可以有效增加反射次数，增加埚帮的吸热面积，从而在单晶炉使用过程中，加热器产生的辐射热更加有效吸收传热，达到提高吸热效率的目的。

可选地，所述加热器靠近所述埚帮侧壁部的外表面设置。

本实用新型实施例中，将所述加热器设置在靠近埚帮侧壁部的外表面，更优的是，该加热器能够将埚帮的侧壁部全部包围，如此设置，能够实现对该埚帮的侧壁部进行均匀的加热，且具有较高的加热效率。

本实用新型实施例通过在所述埚帮侧壁部设置凹槽，增加了所述埚帮辐射面积，同时还能够通过设置凹槽增加热能在该埚帮的反射次数，从而提高了热能的反射效率，从而提高了所述埚帮的吸热效率，改善了拉晶过程中的热量损失，解决了当前工艺下能耗高的技术问题。

本实用新型实施例通过在埚帮的侧壁部设置凹槽增加了埚帮的吸热面积，在单晶炉使用过程中，使加热器产生的辐射热能更加有效吸收和传导，提高了热利用率。在埚帮的侧壁部开设凹型槽可以有效增加反射次数，提高热辐射在埚帮表面的辐射次数，从而达到提高吸热效率的目的。结合实际试验情况，在埚帮侧壁部设置凹槽后，单晶炉装料熔料速度大大加快，可有效提高熔料效率，拉晶过程中的加热功率也有明显下降，有效改善了单晶行业的功耗成本。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本实用新型实施例所提供的一种单晶炉用埚帮和单晶炉进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型实施例的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型实施例的限制。