一种用于单晶硅制备的单晶炉及单晶硅的制备方法与流程

本申请实施例涉及太阳能单晶硅制造领域，特别涉及一种用于单晶硅制备的单晶炉及单晶硅的制备方法。

背景技术：

随着世界经济的不断发展，现代化建设对高效清洁能源需求不断增长。光伏发电作为绿色能源以及人类可持续发展的主要能源的一种，日益受到世界各国的重视并得到大力发展。单晶硅作为光伏发电的基础材料的一种，拥有广泛的市场需求。

目前，常在单晶炉中采用直拉法来生长单晶硅，其中，单晶炉是一种在惰性气体（氦气为主）环境中用加热器将多晶硅等多晶材料熔化、用直拉法生长无错位单晶的设备。然而，现有的单晶炉在需要加料或散热时，只能通过打开单晶炉盖，以将单晶炉内的反应腔室与单晶炉的外部连通，操作过程复杂。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种用于单晶硅制备的单晶炉及单晶硅的制备方法，可简化将单晶炉内的反应腔室与单晶炉的外部连通的操作过程。

为解决上述问题，本申请实施例提供一种用于单晶硅制备的单晶炉，包括：反应腔室以及分别环绕所述反应腔室设置的第一保温筒、第二保温筒，所述第一保温筒的侧壁上设有第一开口，所述第一保温筒的轴向方向与所述第二保温筒的轴向方向相同，所述第一保温筒以及所述第二保温筒中的一者环绕另一者设置；所述单晶炉具有第一工作状态和第二工作状态，且所述单晶炉可在所述第一工作状态与所述第二工作状态之间转换，其中，当所述单晶炉在所述第一工作状态与所述第二工作状态之间转换时，所述第一保温筒相对于所述第二保温筒移动；当所述单晶炉处于所述第一工作状态时，所述第二保温筒的侧壁盖合所述第一开口、以将所述反应腔室与所述单晶炉的外部隔断；当所述单晶炉处于所述第二工作状态时，所述第二保温筒露出所述第一开口、以使所述反应腔室经由所述第一开口连通至所述单晶炉的外部。

另外，本申请实施例还提供一种单晶硅的制备方法，包括：单晶炉加料阶段；硅料熔化阶段，第二保温筒的侧壁盖合第一开口、以将反应腔室与单晶炉的外部隔断，其中，所述单晶炉为上述的单晶炉；单晶炉拉晶阶段；单晶炉停炉冷却阶段。

本申请实施例提供的用于单晶硅制备的单晶炉及单晶硅的制备方法，在单晶炉设有分别环绕反应腔室设置的第一保温筒、第二保温筒，第一保温筒的侧壁上设有第一开口，第一保温筒的轴向方向与第二保温筒的轴向方向相同，第一保温筒以及第二保温筒中的一者环绕另一者设置，单晶炉具有第一工作状态和第二工作状态，且单晶炉可在第一工作状态与第二工作状态之间转换，其中，当单晶炉在第一工作状态与第二工作状态之间转换时，第一保温筒相对于第二保温筒移动；当单晶炉处于第一工作状态时，第二保温筒的侧壁盖合第一开口、以将反应腔室与单晶炉的外部隔断；当单晶炉处于第二工作状态时，第二保温筒露出第一开口、以使反应腔室经由第一开口连通至单晶炉的外部；从而在需要将单晶炉内的反应腔室与单晶炉的外部连通时，将第一保温筒相对于第二保温筒移动，使得单晶炉处于第二工作状态，以使反应腔室经由第一开口连通至单晶炉的外部；在需要隔断单晶炉内的反应腔室与单晶炉的外部时，将第一保温筒相对于第二保温筒移动，使得单晶炉处于第一工作状态，以使第二保温筒的侧壁盖合第一开口；如此一来，可将单晶炉内的反应腔室与单晶炉的外部快速连通或隔断，简化将单晶炉内的反应腔室与单晶炉的外部连通的操作过程。

另外，上述单晶炉还包括：第一驱动组件；所述第一驱动组件用于驱动所述第一保温筒以及所述第二保温筒中的一者相对于另一者沿所述第一保温筒轴向方向移动，使所述单晶炉在所述第一工作状态与所述第二工作状态间转换。如此一来，当需使单晶炉在第一工作状态与第二工作状态之间转换时，通过第一驱动组件驱动第一保温筒以及第二保温筒中的一者相对于另一者沿第一保温筒轴向方向移动，以使第二保温筒的侧壁盖合或露出第一开口即可。

另外，所述第一保温筒包括沿其轴向方向依次设置的第一上保温筒、第一中保温筒以及第一下保温筒，所述第一中保温筒分别与所述第一上保温筒以及所述第一下保温筒相连并共同组成所述第一保温筒，所述第一开口位于所述第一下保温筒的侧壁。由于单晶炉在使用时，坩埚位于反应腔室内，如此一来，当单晶炉使用完毕后、且需冷却坩埚时，可使单晶炉处于第二工作状态、以使反应腔室经由第一开口连通至单晶炉的外部，从而加快坩埚的冷却速度。

另外，所述第二保温筒包括沿其轴向方向依次设置的第二上保温筒、第二中保温筒以及第二下保温筒，所述第二中保温筒分别与所述第二上保温筒以及所述第二下保温筒相连并共同组成所述第二保温筒，所述第二上保温筒的侧壁上设有第二开口，且所述第一保温筒可露出所述第二开口、以使所述反应腔室经由所述第二开口连通至所述单晶炉的外部。如此一来，当单晶炉在使用过程中、且需向反应腔室内加料时，可通过第一保温筒露出第二开口，以便于通过第二开口向反应腔室内加料。

另外，所述第二保温筒的侧壁上设有第三开口；当所述单晶炉处于所述第二工作状态时，所述第三开口与所述第一开口对准、以使所述反应腔室经由所述第一开口以及所述第三开口连通至所述单晶炉的外部。

另外，所述第一保温筒的侧壁或所述第二保温筒的侧壁设有第四开口；所述第一保温筒和所述第二保温筒中的一者可相对于另一者沿所述第一保温筒轴向方向移动至所述反应腔室经由所述第四开口与所述单晶炉的外部连通。

另外，所述第一保温筒包括沿其轴向方向依次设置的第三上保温筒、第三中保温筒以及第三下保温筒，所述第三中保温筒分别与所述第三上保温筒以及所述第三下保温筒相连并共同组成所述第一保温筒；所述第二保温筒包括沿其轴向方向依次设置的第四上保温筒、第四中保温筒以及第四下保温筒，所述第四中保温筒分别与所述第四上保温筒以及所述第四下保温筒相连并共同组成所述第二保温筒；所述第二保温筒环绕所述第一保温筒；所述第一开口位于所述第三上保温筒的侧壁，所述第三开口位于所述第四上保温筒的侧壁或所述第四中保温筒的侧壁，所述第四开口位于所述第三下保温筒的侧壁。

另外，上述单晶炉还包括：第二驱动组件；所述第二驱动组件用于驱动所述第一保温筒以及所述第二保温筒中的一者相对于另一者沿所述第一保温筒轴向方向移动，以使所述单晶炉在所述第一工作状态与所述第二工作状态之间转换。如此一来，当需使单晶炉在第一工作状态与第二工作状态之间转换时，通过第二驱动组件驱动第一保温筒以及第二保温筒中的一者相对于另一者沿第一保温筒轴向方向移动，以使第二保温筒的侧壁盖合或露出第一开口即可。

另外，上述单晶炉还包括：第三驱动组件；所述第三驱动组件用于驱动所述第一保温筒以及所述第二保温筒中的一者相对于另一者沿所述第一保温筒周向方向转动，以使所述单晶炉在所述第一工作状态与所述第二工作状态之间转换。

另外，当所述单晶炉在单晶硅制备的硅料熔化阶段时，所述单晶炉处于第一工作状态；当所述单晶炉在单晶硅制备的加料阶段或停炉冷却阶段时，所述单晶炉处于第二工作状态。

另外，单晶炉拉晶阶段，所述第二保温筒的侧壁露出所述第一开口，所述第一保温筒的侧壁盖合所述第二开口，以使所述反应腔室可经由所述第一开口连通至所述单晶炉的外部，其中，所述第二保温筒露出所述第一开口的面积为所述第一开口的面积的十分之一至二分之一之间；单晶炉加料阶段，或，单晶炉停炉冷却阶段，所述第二保温筒的侧壁露出所述第一开口，所述第一保温筒的侧壁露出所述第二开口，以使所述反应腔室可经由所述第一开口连通至所述单晶炉的外部、且使所述反应腔室可经由所述第二开口连通至所述单晶炉的外部。

另外，在单晶炉拉晶阶段之前，第一驱动组件驱动第二保温筒沿第一保温筒轴向方向移动，以使得第二保温筒露出第一开口的面积为第一开口的面积的十分之一至二分之一之间；单晶炉加料阶段之前，或，单晶炉停炉冷却阶段之前，第一驱动组件驱动第二保温筒沿第一保温筒轴向方向移动，以使得第一保温筒露出第二开口、且使第二保温筒露出第一开口。

另外，单晶炉拉晶阶段，所述第二保温筒的侧壁露出所述第四开口，所述第二保温筒的侧壁盖合所述第一开口，以使所述反应腔室可经由所述第四开口连通至所述单晶炉的外部，其中，所述第二保温筒露出所述第四开口的面积为所述第四开口的面积的十分之一至二分之一之间；单晶炉加料阶段，或，单晶炉停炉冷却阶段，所述第三开口与所述第一开口对准，所述第二保温筒的侧壁露出所述第四开口，以使所述反应腔室可经由所述第一开口以及第三开口连通至所述单晶炉的外部、且使所述反应腔室可经由所述第四开口连通至所述单晶炉的外部。

另外，在单晶炉拉晶阶段之前，第二驱动组件驱动第二保温筒沿第一保温筒轴向方向移动，以使得第二保温筒露出第四开口的面积为第四开口的面积的十分之一至二分之一之间；单晶炉加料阶段之前，或，单晶炉停炉冷却阶段之前，第二驱动组件驱动第二保温筒沿第一保温筒轴向方向移动，以使得第二保温筒露出第四开口、且使第一开口以及第三开口对准。

附图说明

图1为本申请实施例一提供的用于单晶硅制备的单晶炉的剖视图；

图2为本申请实施例一提供的第一保温筒的局部结构示意图；

图3为本申请实施例二提供的单晶硅的制备方法中单晶炉在拉晶阶段的剖视图；

图4为本申请实施例二提供的单晶硅的制备方法中单晶炉在加料阶段或停炉冷却阶段的剖视图；

图5为本申请实施例三提供的用于单晶硅制备的单晶炉的剖视图；

图6为本申请实施例四提供的单晶硅的制备方法中单晶炉在拉晶阶段的剖视图；

图7为本申请实施例四提供的单晶硅的制备方法中单晶炉在加料阶段或停炉冷却阶段的剖视图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种用于单晶硅制备的单晶炉，单晶炉设有分别环绕反应腔室设置的第一保温筒、第二保温筒，第一保温筒的侧壁上设有第一开口，第一保温筒的轴向方向与第二保温筒的轴向方向相同，第一保温筒以及第二保温筒中的一者环绕另一者设置，单晶炉具有第一工作状态和第二工作状态，且单晶炉可在第一工作状态与第二工作状态之间转换，其中，当单晶炉在第一工作状态与第二工作状态之间转换时，第一保温筒相对于第二保温筒移动；当单晶炉处于第一工作状态时，第二保温筒的侧壁盖合第一开口、以将反应腔室与单晶炉的外部隔断；当单晶炉处于第二工作状态时，第二保温筒露出第一开口、以使反应腔室经由第一开口连通至单晶炉的外部；从而在需将单晶炉内的反应腔室与单晶炉的外部连通时，将第一保温筒相对于第二保温筒移动，使得单晶炉处于第二工作状态，以使反应腔室经由第一开口连通至单晶炉的外部；在需隔断单晶炉内的反应腔室与单晶炉的外部时，将第一保温筒相对于第二保温筒移动，使得单晶炉处于第一工作状态，以使第二保温筒的侧壁盖合第一开口；如此一来，可将单晶炉内的反应腔室与单晶炉的外部快速连通或隔断。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

参见图1，本申请实施例一提供用于单晶硅制备的单晶炉，包括：反应腔室110以及分别环绕反应腔室110设置的第一保温筒120、第二保温筒130，第一保温筒120的侧壁上设有第一开口121，第一保温筒120的轴向方向与第二保温筒130的轴向方向相同，第一保温筒120以及第二保温筒130中的一者环绕另一者设置；单晶炉具有第一工作状态和第二工作状态，且单晶炉可在第一工作状态与第二工作状态之间转换，其中，当单晶炉在第一工作状态与第二工作状态之间转换时，第一保温筒120相对于第二保温筒130移动；当单晶炉处于第一工作状态时，第二保温筒130的侧壁盖合第一开口121、以将反应腔室110与单晶炉的外部隔断；当单晶炉处于第二工作状态时，第二保温筒130露出第一开口121、以使反应腔室110经由第一开口121连通至单晶炉的外部。

具体的，在本实施例中，以第二保温筒130环绕第一保温筒120设置为例进行说明。需要说明的是，在其他可变更的实施例中，也可为第一保温筒环绕第二保温筒设置，本实施例对此不做限定。

另外，在本实施例中，反应腔室110内设有坩埚111。

在本实施例中，第一保温筒120的材质可以为石墨。需要说明的是，本实施例对第一保温筒的材质不做限定，如：在一些实施例中，第一保温筒的材质也可以为碳碳复合材料或固化毡等。

在本实施例中，第二保温筒130的材质可以为固化毡。需要说明的是，本实施例对第二保温筒的材质也不做限定，如：在一些实施例中，第二保温筒的材质也可以为碳碳复合材料或石墨等。

进一步的，上述单晶炉还可以包括：顶盖140以及底盖150，顶盖140位于第一保温筒120以及第二保温筒130的顶部、并与第一保温筒120以及第二保温筒130中的一者接触，底盖150位于第一保温筒120以及第二保温筒130的底部、并与第一保温筒120以及第二保温筒130中的另一者接触，其中，第一保温筒120以及第二保温筒130的顶部与第一保温筒120以及第二保温筒130的底部沿重力方向（即图1所示x方向）依次设置。

具体的，本实施例以顶盖140与第二保温筒130接触，底盖150与第一保温筒120接触进行说明。在另一实施例中，顶盖也可与第一保温筒接触，此时，底盖与第二保温筒接触。

另外，在本实施例中，顶盖140以及底盖150的材质可以为石墨。需要说明的是，本实施例对顶盖以及底盖的材质不做限定，如：在一些实施例中，顶盖以及底盖的材质也可为碳碳复合材料或固化毡等。

上述单晶炉还可以包括：第一驱动组件160；第一驱动组件160用于驱动第一保温筒120以及第二保温筒130中的一者相对于另一者沿第一保温筒120轴向方向移动，使单晶炉在第一工作状态与第二工作状态间转换。如此一来，当需使单晶炉在第一工作状态与第二工作状态之间转换时，通过第一驱动组件160驱动第一保温筒120以及第二保温筒130中的一者相对于另一者沿第一保温筒120轴向方向移动，以使第二保温筒130的侧壁盖合或露出第一开口121即可。

在本实施例中，第一驱动组件160可以为四个同步抬升的气缸161，四个同步抬升的气缸161与第二保温筒130底部连接，进而通过四个同步抬升的气缸161的抬升或下降驱动第二保温筒130相对于第一保温筒120沿第一保温筒120轴向方向移动，使得单晶炉在第一工作状态与第二工作状态之间转换、并使第二保温筒130的侧壁盖合或露出第一开口121。

需要说明的是，在其他可变更的实施例中，同步抬升的气缸的数量也可不为四个；在一实施例中，同步抬升的气缸的数量可以为六个；在另一实施例中，同步抬升的气缸的数量为八个。另外，同步抬升的气缸也可不与第二保温筒的底部相连；在一实施例中，同步抬升的气缸可以与第一保温筒的底部相连，进而通过同步抬升的气缸的抬升或下降驱动第一保温筒相对与第二保温筒沿第一保温筒轴向方向移动。此外，第一驱动组件也可不为同步抬升的气缸；在一实施例中，第一驱动组件可以为牵引绳索，牵引绳索与第一保温筒以及第二保温筒中的一者的一端固定，从而通过牵引绳索牵引第一保温筒以及第二保温筒中的一者的一端，以驱动第一保温筒相对于第二保温筒沿第一保温筒轴向方向移动。

进一步的，第一保温筒120可以包括沿其轴向方向依次设置的第一上保温筒122、第一中保温筒123以及第一下保温筒124，第一中保温筒123分别与第一上保温筒122以及第一下保温筒124相连并共同组成第一保温筒120，其中，第一上保温筒122、第一中保温筒123以及第一下保温筒124沿重力方向依次设置。

在本实施例中，第一开口121可以位于第一下保温筒124的侧壁。由于单晶炉在使用时，坩埚111位于反应腔室110内，如此一来，当单晶炉使用完毕后、且需冷却坩埚111时，可使单晶炉处于第二工作状态、以使反应腔室110经由第一开口121连通至单晶炉的外部，从而加快坩埚111的冷却速度。

在一实施例中，第一开口121的数量可以为多个。如此，当使第二保温筒130相对于第一保温筒120轴向方向移动时，第二保温筒130可同时露出多个第一开口121，从而进一步加快坩埚111的冷却速度。优选的，多个第一开口121可以沿第一保温筒120周向等间距分布。

参见图2，在本实施例中，第一开口121的数量可以为6个。进一步的，第一保温筒120中位于相邻的两个第一开口121之间的材料仅需确保可用于在第一保温筒120与底盖150接触时不发生形变即可，如此一来，可在不增大第一开口121在第一保温筒120轴向方向上的尺寸时，增大第一开口121的开口面积，进而进一步加快坩埚111的冷却速度。

继续参见图1，具体的，在本实施例中，当单晶炉在单晶硅制备的硅料熔化阶段时，单晶炉处于第一工作状态，此时，第二保温筒130的侧壁盖合第一开口121、以将反应腔室110与单晶炉的外部隔断；当单晶炉在单晶硅制备停炉冷却阶段时，单晶炉处于第二工作状态，此时，第二保温筒130露出第一开口121、以使反应腔室110经由第一开口121连通至单晶炉的外部。

进一步的，在本实施例中，当单晶炉在单晶硅制备的拉晶阶段时，单晶炉处于第一工作状态，此时，第二保温筒130露出第一开口121、以使反应腔室110经由第一开口121连通至单晶炉的外部，其中，第二保温筒130露出第一开口121的面积为第一开口121的面积的十分之一至二分之一之间。

更进一步的，第二保温筒130可以包括沿其轴向方向依次设置的第二上保温筒131、第二中保温筒132以及第二下保温筒133，第二中保温筒132分别与第二上保温筒131以及第二下保温筒133相连并共同组成第二保温筒130，第二上保温筒131的侧壁上设有第二开口134，且第一保温筒120可露出第二开口134、以使反应腔室110经由第二开口134连通至单晶炉的外部。

如此一来，当单晶炉在使用过程中、且需向反应腔室110内加料时，可通过第一保温筒120露出第二开口134，以便于通过第二开口134向反应腔室内加料。

具体的，在本实施例中，当单晶炉在单晶硅制备停炉加料阶段时，单晶炉处于第二工作状态，此时，第二保温筒130露出第一开口121、以使反应腔室110经由第一开口121连通至单晶炉的外部，且第一保温筒120露出第二开口134、以使反应腔室110经由第二开口134连通至单晶炉的外部，并可通过第二开口134向反应腔室110内加料。

在一实施例中，第一开口121的下沿与第一保温筒120的下沿相接，第一开口121在第一保温筒120轴向方向上的尺寸为150mm-200mm（mm：毫米），第二开口134为直径150mm-200mm的圆形加料口，第一驱动组件160的气缸161的抬升或下降行程为180mm-230mm。

在本实施例中，第一开口121在第一保温筒120轴向方向上的尺寸可以为150mm，第二开口134为直径150mm的圆形加料口，第一驱动组件160的气缸161的抬升或下降行程为180mm。

本申请实施例二提供一种单晶硅的制备方法，包括：单晶炉加料阶段；硅料熔化阶段，其中，在硅料熔化阶段，继续参见图1，单晶炉处于第一工作状态，第二保温筒130的侧壁盖合第一开口121，将反应腔室110与单晶炉的外部隔断，增强单晶炉保温效果，其中，单晶炉为上述实施例一提供的单晶炉；单晶炉拉晶阶段；单晶炉停炉冷却阶段。

另外，需要说明的是，在硅料熔化阶段，可将第一保温筒120的侧壁盖合第二开口134，进而进一步增强单晶炉的保温效果。

进一步的，参见图3，在单晶炉拉晶阶段，单晶炉处于第二工作状态，第二保温筒130的侧壁露出第一开口121，第一保温筒120的侧壁盖合第二开口134，以使反应腔室110可经由第一开口121连通至单晶炉的外部，其中，第二保温筒130露出第一开口121的面积为第一开口121的面积的十分之一至二分之一之间，从而减少单晶炉内的氧气含量，进而降低单晶硅中的氧含量。

更进一步的，在单晶炉拉晶阶段之前，第一驱动组件160驱动第二保温筒130沿第一保温筒120轴向方向移动，以使得第二保温筒130露出第一开口121的面积为第一开口121的面积的十分之一至二分之一之间。

在一实施例中，第一开口121的下沿可以与第一保温筒120的下沿相接，第一开口121在第一保温筒120轴向方向上的尺寸可以为150mm-200mm，第一驱动组件160的气缸161的抬升或下降行程可以为180mm-230mm。

具体的，本实施例中，第一开口121在第一保温筒120轴向方向上的尺寸为150mm，在单晶炉拉晶阶段之前，第一驱动组件160的气缸161抬升、使得第二保温筒130沿第一保温筒120轴向方向移动20mm，以使得第二保温筒130露出第一开口121的面积为第一开口121的面积的十五分之二，并使单晶炉处于第二工作状态。

在一个例子中，在单晶炉拉晶阶段，当单晶炉未漏出第一开口121时，单晶炉内的硅中的氧含量为14.46ppma（ppma：partspermillionatoms：百万分之几）；当第二保温筒130沿第一保温筒120轴向方向移动20mm，使得单晶炉漏出第一开口121时，单晶炉内的硅中的氧含量为12.24ppma。在另一个例子中，当单晶炉未漏出第一开口121时，单晶炉内的硅中的氧含量为15.46ppma；当第二保温筒130沿第一保温筒120轴向方向移动20mm，使得单晶炉漏出第一开口121时，单晶炉内的硅中的氧含量为14.06ppma。可见，当第二保温筒130沿第一保温筒120轴向方向移动20mm使单晶炉漏出第一开口121相较于单晶炉未露出第一开口121时，单晶炉内的硅中的氧含量降低了约百分之十一点二。

进一步的，参见图4，在单晶炉加料阶段，或，单晶炉停炉冷却阶段，单晶炉处于第二工作状态，第二保温筒130的侧壁露出第一开口121，第一保温筒120的侧壁露出第二开口134，以使反应腔室110可经由第一开口121连通至单晶炉的外部、且使反应腔室110可经由第二开口134连通至单晶炉的外部。

更进一步的，在单晶炉加料阶段之前，或，单晶炉停炉冷却阶段之前，第一驱动组件160驱动第二保温筒130沿第一保温筒120轴向方向移动，以使得第一保温筒120露出第二开口134、且使第二保温筒130露出第一开口121。

在单晶炉加料阶段，可经由第二开口134向单晶炉内的反应腔室110中加料；在单晶炉停炉冷却阶段，可使反应腔室110经由第一开口121以及第二开口134连通至单晶炉的外部，从而进一步加快单晶炉的冷却速率。

在一实施例中，第一开口121的下沿可以与第一保温筒120的下沿相接，第一开口121在第一保温筒120轴向方向上的尺寸为150mm-200mm，第二开口134的直径为150mm-200mm的圆形加料口，第一驱动组件160的气缸161的抬升或下降行程为180mm-230mm。

具体的，在本实施例中，第二开口134的直径为150mm圆形加料口，在单晶炉加料阶段之前，或，单晶炉停炉冷却阶段之前，第一驱动组件160的气缸161抬升、使得第二保温筒130沿第一保温筒120轴向方向移动180mm，以使得第一保温筒120露出第二开口134、且使第二保温筒130露出第一开口121。

参见图5，本申请实施例三提供一种用于单晶硅制备的单晶炉，包括：反应腔室310以及分别环绕反应腔室310设置的第一保温筒320、第二保温筒330，第一保温筒320的侧壁上设有第一开口321，第一保温筒320的轴向方向与第二保温筒330的轴向方向相同，第一保温筒320以及第二保温筒330中的一者环绕另一者设置；单晶炉具有第一工作状态和第二工作状态，且单晶炉可在第一工作状态与第二工作状态之间转换，其中，当单晶炉在第一工作状态与第二工作状态之间转换时，第一保温筒320相对于第二保温筒330移动；当单晶炉处于第一工作状态时，第二保温筒330的侧壁盖合第一开口321、以将反应腔室310与单晶炉的外部隔断；当单晶炉处于第二工作状态时，第二保温筒330露出第一开口321、以使反应腔室310经由第一开口321连通至单晶炉的外部。

具体的，在本实施例中，以第二保温筒330环绕第一保温筒320设置为例进行说明；需要说明的是，在其他可变更的实施例中，也可为第一保温筒环绕第二保温筒设置。此外，关于本实施例中的第一保温筒320以及第二保温筒330的材质的选取，可参考上述实施例一，在此不再赘述。

另外，在本实施例中，反应腔室310内设有坩埚311。

在一实施例中，本实施例提供的单晶炉，还可包括：顶盖340以及底盖350；关于顶盖340以及底盖350的作用以及连接关系，可参考上述实施例一，在此不再赘述。

具体的，本实施例以顶盖340与第二保温筒330接触，底盖350与第一保温筒320接触进行说明。

进一步的，在本实施例中，第二保温筒330的侧壁上设有第三开口331；当单晶炉处于第二工作状态时，第三开口331与第一开口321对准、以使反应腔室310经由第一开口321以及第三开口331连通至单晶炉的外部。

更进一步的，在本实施例中，上述单晶炉还包括：第二驱动组件360；第二驱动组件360用于驱动第一保温筒320以及第二保温筒330中的一者相对于另一者沿第一保温筒320轴向方向移动，以使单晶炉在第一工作状态与第二工作状态之间转换。

如此一来，当需使单晶炉在第一工作状态与第二工作状态之间转换时，通过第二驱动组件360驱动第一保温筒320以及第二保温筒330中的一者相对于另一者沿第一保温筒320轴向方向移动，以使第二保温筒330的侧壁盖合或露出第一开口321即可。

需要说明的是，在其他可变更的实施例中，也可不设有第二驱动组件，在一个例子中，上述单晶炉可以设有第三驱动组件（图中未示出），第一开口与第三开口与顶盖之间的距离相同，第三驱动组件用于驱动第一保温筒以及第二保温筒中的一者相对于另一者沿第一保温筒周向方向转动，如此，也可使第三开口与第一开口对准、以使反应腔室经由第一开口以及第三开口连通至单晶炉的外部。

具体的，在本实施例中，第二驱动组件360可以为四个同步抬升的气缸361，四个同步抬升的气缸361与第二保温筒330底部连接，进而通过四个同步抬升的气缸361的抬升或下降驱动第二保温筒330相对于第一保温筒320沿第一保温筒320轴向方向移动，使得使单晶炉在第一工作状态与第二工作状态之间转换、并使第二保温筒330的侧壁盖合或露出第一开口321。

需要说明的是，在其他可变更的实施例中，同步抬升的气缸的数量也可不为四个；在一实施例中，同步抬升的气缸的数量为六个；在一实施例中，同步抬升的气缸的数量为八个。另外，同步抬升的气缸也可不与第二保温筒的底部相连；在一实施例中，同步抬升的气缸与第一保温筒的底部相连，进而通过同步抬升的气缸抬升或下降驱动第一保温筒相对与第二保温筒沿第一保温筒轴向方向移动。此外，第二驱动组件也可不为同步抬升的气缸；在一实施例中，第二驱动组件为牵引绳索，牵引绳索与第一保温筒以及第二保温筒中的一者的一端固定，从而通过牵引绳索牵引第一保温筒以及第二保温筒中的一者的一端，驱动第一保温筒相对与第二保温筒沿第一保温筒轴向方向移动。

在一实施例中，第一保温筒320的侧壁或第二保温筒330的侧壁设有第四开口322；第一保温筒320和第二保温筒330中的一者可相对于另一者沿第一保温筒320轴向方向移动、以使反应腔室310经由第四开口322与单晶炉的外部连通。

进一步的，第一保温筒320包括沿其轴向方向依次设置的第三上保温筒323、第三中保温筒324以及第三下保温筒325，第三中保温筒324分别与第三上保温筒323以及第三下保温筒325相连并共同组成第一保温筒320；第二保温筒330包括沿其轴向方向依次设置的第四上保温筒332、第四中保温筒333以及第四下保温筒334，第四中保温筒333分别与第四上保温筒332以及第四下保温筒334相连并共同组成第二保温筒330；第一开口321位于第三上保温筒323的侧壁，第三开口331位于第四上保温筒332的侧壁或第四中保温筒333的侧壁，第四开口322位于第三下保温筒325的侧壁。

具体的，在本实施例中，第一开口321位于第三上保温筒323的侧壁，第三开口331位于第四中保温筒333的侧壁，第四开口322位于第三下保温筒325的侧壁；在一实施例中，第一开口位于第三上保温筒的侧壁，第三开口位于第四上保温筒的侧壁，第四开口位于第三下保温筒的侧壁。

在又一实施例中，第一开口位于第三上保温筒的侧壁或第三中保温筒的侧壁，第三开口位于第四上保温筒的侧壁，第四开口位于第四下保温筒的侧壁，此时，驱动组件用于驱动第一保温筒沿第一保温筒轴向方向移动，从而使得第一开口与第三开口对准、且使得第一保温筒露出第四开口。

进一步的，在本实施例中，当单晶炉在单晶硅制备的硅料熔化阶段时，单晶炉处于第一工作状态，此时，第二保温筒330的侧壁盖合第一开口321，此外，还可使第二保温筒330的侧壁盖合第四开口322，以将反应腔室310与单晶炉的外部隔断；当单晶炉在单晶硅制备的停炉加料阶段或停炉冷却阶段时，单晶炉处于第二工作状态，此时，第二保温筒330露出第一开口321，也即第三开口331与第一开口321对准，以使反应腔室310经由第一开口321连通至单晶炉的外部，且第二保温筒330露出第四开口322，以便于通过第三开口331与第一开口321向反应腔室310内加料，且还使反应腔室310经由第四开口322连通至单晶炉的外部，从而进一步加快单晶炉的冷却速率。

进一步的，在本实施例中，当单晶炉在单晶硅制备的拉晶阶段时，单晶炉处于第一工作状态，此时，第二保温筒330的侧壁露出第四开口322，第二保温筒330的侧壁盖合第一开口321，以使反应腔室可经由第四开口322连通至单晶炉的外部，其中，第二保温筒330露出第四开口322的面积为第四开口322的面积的十分之一至二分之一之间。

在一实施例中，第一开口321以及第三开口331为直径150mm-200mm的圆形加料口，第四开口322的下沿与第一保温筒320的下沿相接，第四开口322在第一保温筒320轴向方向上的尺寸为150mm-200mm，第二驱动组件360的气缸361的抬升或下降行程为180mm-230mm。

在本实施例中，第一开口321以及第三开口331为直径150mm的圆形加料口，第四开口322在第一保温筒320轴向方向上的尺寸为150mm，第二驱动组件360的气缸361的抬升或下降行程为180mm。

本申请实施例四提供一种单晶硅的制备方法，包括：单晶炉加料阶段；硅料熔化阶段，其中，在硅料熔化阶段，继续参见图5，单晶炉处于第一工作状态，第二保温筒330的侧壁盖合第一开口321、以将反应腔室310与单晶炉的外部隔断，其中，单晶炉为上述实施例三提供的单晶炉；单晶炉拉晶阶段；单晶炉停炉冷却阶段。

另外，需要说明的是，在硅料熔化阶段，还可将第二保温筒330的侧壁盖合第四开口322，进而进一步增强单晶炉的保温效果。

进一步的，参见图6，单晶炉拉晶阶段，单晶炉处于第一工作状态，第二保温筒330的侧壁露出第四开口322，第二保温筒330的侧壁盖合第一开口321，以使反应腔室可经由第四开口322连通至单晶炉的外部，其中，第二保温筒330露出第四开口322的面积为第四开口322的面积的十分之一至二分之一之间。

更进一步的，在单晶炉拉晶阶段之前，第二驱动组件360驱动第二保温筒330沿第一保温筒320轴向方向移动，以使得第二保温筒330露出第四开口322的面积为第四开口322的面积的十分之一至二分之一之间。

在一实施例中，第四开口322的下沿与第一保温筒320的下沿相接，第四开口322在第一保温筒320轴向方向上的尺寸为150mm-200mm，第二驱动组件360的气缸361的抬升或下降行程为180mm-230mm。

具体地说，在本实施例中，第四开口322的下沿与第一保温筒320的下沿相接，第四开口322在第一保温筒320轴向方向上的尺寸为150mm；在单晶炉拉晶阶段之前，第二驱动组件360的气缸361抬升、使得第二保温筒330沿第一保温筒320轴向方向移动20mm，以使得第二保温筒330露出第四开口322的面积为第四开口322的面积的十五分之二。

在一个例子中，在单晶炉拉晶阶段，当单晶炉未漏出第四开口322时，单晶炉内的硅中的氧含量为14.46ppma；当第二保温筒330沿第一保温筒320轴向方向移动20mm，使得单晶炉漏出第四开口322时，单晶炉内的硅中的氧含量为12.24ppma。在另一个例子中，当单晶炉未漏出第四开口322时，单晶炉内的硅中的氧含量为15.46ppma；当第二保温筒330沿第一保温筒320轴向方向移动20mm，使得单晶炉漏出第四开口322时，单晶炉内的硅中的氧含量为14.06ppma。可见，当第二保温筒330沿第一保温筒320轴向方向移动20mm使单晶炉漏出第四开口322相较于单晶炉未露出第四开口322，单晶炉内的硅的氧含量降低了约百分之十一点二。

进一步的，参见图7，在单晶炉加料阶段，或，单晶炉停炉冷却阶段，单晶炉处于第二工作状态，第三开口331与第一开口321对准，第二保温筒330的侧壁露出第四开口322，以使反应腔室310可经由第一开口321以及第三开口331连通至单晶炉的外部、且使反应腔室310可经由第四开口322连通至单晶炉的外部。

更进一步的，单晶炉加料阶段之前，或，单晶炉停炉冷却阶段之前，第二驱动组件360驱动第二保温筒330沿第一保温筒320轴向方向移动，以使得第二保温筒330露出第四开口322、且使第一开口321与第三开口331对准。

在单晶炉加料阶段，可经由第一开口321以及第三开口331向单晶炉内的反应腔室310中加料；在单晶炉停炉冷却阶段，可使反应腔室310经由第一开口321以及第三开口331连通至单晶炉的外部、且还使反应腔室310经由第四开口322连通至单晶炉的外部，从而进一步加快单晶炉的冷却速率。

在一实施例中，第一开口321以及第三开口331为直径150mm-200mm的圆形加料口，第四开口322的下沿与第一保温筒320的下沿相接，第四开口322在第一保温筒320轴向方向上的尺寸为150mm-200mm，第二驱动组件360的气缸361的抬升或下降行程为180mm-230mm。

具体的，在本实施例中，第一开口321以及第三开口331为直径150mm的圆形加料口；单晶炉加料阶段之前，或，单晶炉停炉冷却阶段之前，第二驱动组件360的气缸361抬升、使得第二保温筒330沿第一保温筒320轴向方向移动180mm，以使得第二保温筒330露出第四开口322、且使第一开口321与第三开口331对准。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本申请的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。