一种底加热器可移动的直接法单晶炉的制作方法

1.本实用新型涉及一种单晶炉，具体涉及一种底加热器可移动的直接法单晶炉，属于光伏制造领域。


背景技术：

2.单晶炉是一种在惰性气体（氮气、氦气为主）环境中，用石墨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。
3.目前直接法单晶炉的底加热器都为固定平板式的，这种底加热器在坩埚处于高埚位时加热效率非常低，存在能量浪费，影响熔料速度，长的熔料时间导致成品中的氧含量高等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种底加热器可移动的直接法单晶炉，该单晶炉结构简单紧凑，使用方便，有效提高熔料效率、加热效率。
5.为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种底加热器可移动的直接法单晶炉，包括主炉筒、下炉室、保温层、加热器、坩埚、石墨电极、铜电极及升降机构，下炉室设置于主炉筒的下端形成炉身，主炉筒上端设有炉盖，坩埚通过托杆设置于炉身内，坩埚与炉身内壁之间设有中保温筒，中保温筒外设有保温层，坩埚与中保温筒之间设有加热器，石墨电极设置于铜电极上，石墨电极与铜电极穿透保温层和下炉室与设置于下炉室底端升降机构连接，其中：
6.保温层包括设置于炉身内壁的上保温层和设置于下炉室底端内壁的下保温层，下保温层上对称设有两第一通孔，下保温层上位于两第一通孔之间还设有第一排气孔，下炉室的底端上对称设有两第二通孔，下炉室的底端上位于两第二通孔之间还设有第二排气孔，第一通孔与第二通孔之间、第一排气孔与第二排气孔之间相适配并分别分布于同一竖直方向，第一通孔内设有石墨电极及铜电极；
7.加热器包括上加热器及底加热器，上加热器竖直设置于坩埚上端的两侧，底加热器设置于坩埚下方，底加热器的一侧与位于第一通孔内的石墨电极相连，石墨电极的下端设有铜电极，铜电极上远离石墨电极的一端通过第二通孔与升降机构连接使得底加热器在竖直方向上做往复运动。
8.本实用新型进一步限定的技术方案是：
9.进一步的，前述底加热器可移动的直接法单晶炉中，底加热器为平板式加热器，平板式加热器位于坩埚的正下方。
10.前述底加热器可移动的直接法单晶炉中，底加热器对称设置于坩埚下方的两侧，底加热器由底加热器本体及底加热器腿组成，底加热器本体竖直对称设置于坩埚下方的两侧，底加热器腿的一端垂直设置于底加热器本体上围成l型结构，另一端设置于位于第一通孔内的石墨电极上。
11.技术效果，本实用新型中采用底加热器腿来连接底加热器和石墨电极，而没有采用整体结构，这样可以降低底加热器的费用，如果做成一体的成本将是当前连接式的2-4倍。
12.前述底加热器可移动的直接法单晶炉中，控制坩埚底端与底加热器顶端水平面之间的上下间距为10-25mm。
13.技术效果，本实用新型严格控制坩埚底端与底加热器顶端水平面之间的上下间距，因为上下的间距过小了容易打火，过大了加热效果不好，严格限制使其达到最佳效果又避免打火等缺陷。
14.前述底加热器可移动的直接法单晶炉中，平板式加热器、底加热器本体、底加热器腿均采用石墨或碳-碳复合材料制作。前述底加热器可移动的直接法单晶炉中，升降机构由波纹管和丝杆组成，波纹管设置于下炉室的底端外表面位于第二通孔位置，丝杆设置于波纹管内与铜电极连接。前述底加热器可移动的直接法单晶炉中，上保温层和下保温层之间还设有护底压板，护底压板上开有与下保温层上对应的孔。
15.技术效果，确保底加热器的顺利升降运行。
16.前述底加热器可移动的直接法单晶炉中，上保温层为碳毡或固毡；下保温层碳毡、固毡或石英中的一种。
17.前述底加热器可移动的直接法单晶炉中，坩埚由埚邦及设置在埚邦底端的埚托组成，埚托的底端设有托杆。
18.本实用新型的有益效果是：
19.相较于现有技术中单晶炉中底加热器固定在坩埚的底端正下方，本实用新型通过升降机构使得单晶炉中的底加热器可移动设计，可以使底加热器离坩埚的距离可调，在移动到达到一定间距后底加热器与坩埚相对位置不变的同步运行模式，提高熔料效率，同时可以降低熔料电耗10%以上，距离可调节，也提高了加热效率。
20.本实用新型在采用竖直设置的底加热器本体时将单晶炉中底加热器本体设计到了上加热器的正下方，坩埚的侧面，使加热器直接辐射到埚邦上的热量更多，热效率更高，可移动提高了绒料效率，同时使底加热器本体远离排气管道，减少了排气系统速走的热量；原先固定平板式底加热器容易出现在拆装时损坏，比较轻薄导致操作时容易损坏，加热时掉落硅料导致加火等问题，本实用新型这种结构的底加热器本体通过底加热器腿连接在拆装、加热时发生事故的概率明显降低，可以降低底加损坏事故率50%以上。
21.本实用新型在采用平板式加热器时，可移动的设置使用时有效提高平板式底加热器的加热效率，熔料效率。
附图说明
22.图1为现有技术中直接法单晶炉的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例底加热器可移动的直接法单晶炉的结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例底加热器可移动的直接法单晶炉的另一种结构示意图；
25.图中：1-主炉筒，2-下炉室，21-第二通孔，22-第二排气孔，3-石墨电极，4-铜电极，5-托杆，6-中保温筒，7-上保温层，8-下保温层，81-第一通孔，82-第一排气孔，9-上加热器，10-底加热器本体，11-底加热器腿，12-波纹管，13-丝杆，14-护底压板，15-埚邦，16-埚托，
17-下加热器，18-平板式加热器。
具体实施方式
26.实施例1
27.本实施例提供的一种底加热器可移动的直接法单晶炉，结构如图2所示，包括主炉筒1、下炉室2、保温层、加热器、坩埚、石墨电极3、铜电极4及升降机构，下炉室2设置于主炉筒1的下端形成炉身，主炉筒1上端设有炉盖，坩埚通过托杆5设置于炉身内，坩埚与炉身内壁之间设有中保温筒6，中保温筒6外设有保温层，坩埚与中保温筒6之间设有加热器，石墨电极3设置于铜电极4上，石墨电极3与铜电极4穿透保温层和下炉室2与设置于下炉室2底端升降机构连接，其中：
28.保温层包括设置于炉身内壁的上保温层7和设置于下炉室2底端内壁的下保温层8，下保温层8上对称设有两第一通孔81，下保温层8上位于两第一通孔81之间还设有第一排气孔82，下炉室2的底端上对称设有两第二通孔21，下炉室2的底端上位于两第二通孔21之间还设有第二排气孔22，第一通孔81与第二通孔21之间相适配并分布于同一竖直方向相联通，第一排气孔82与第二排气孔22之间相适配并分布于同一竖直方向相联通，第一通孔81内设有石墨电极3及铜电极4；
29.加热器包括上加热器9及底加热器，上加热器9竖直设置于坩埚上端的两侧，底加热器对称设置于坩埚下方的两侧，底加热器由底加热器本体10及底加热器腿11组成，底加热器本体10竖直对称设置于坩埚下方的两侧，底加热器腿11的一端垂直设置于底加热器本体10上围成l型结构，另一端设置于位于第一通孔81内的石墨电极3上，石墨电极3的下端设有铜电极4，铜电极4上远离石墨电极3的一端通过第二通孔21与升降机构连接使得底加热器本体10在竖直方向上做往复运动。
30.在本实施例中，控制坩埚底端与底加热器本体10顶端水平面之间的上下间距为10-25mm，在10-25mm间距下坩埚与底加热器本体10同步升降。
31.在本实施例中，底加热器本体10及底加热器腿11均采用石墨或碳-碳复合材料制作。
32.在本实施例中，升降机构由波纹管12和丝杆13组成，波纹管12设置于下炉室2的底端外表面位于第二通孔21位置，丝杆13设置于波纹管12内与铜电极4连接，石墨、铜电极是通过丝杆固定在单晶炉上的第一通孔内。
33.在本实施例中，上保温层7和下保温层8之间还设有护底压板14，护底压板14上开有孔，孔与下保温层8上的第一通孔，第一排气孔相对应。
34.在本实施例中，上保温层7为碳毡或固毡；下保温层8碳毡、固毡或石英中的一种。
35.在本实施例中，坩埚由埚邦15及设置在埚邦15底端的埚托16组成，埚托16的底端设有托杆5，采用现有技术托杆由坩埚轴及托杆拖碗支撑，使得坩埚设置于炉身中。
36.实施例2
37.本实施例的单晶炉与实施例1不同之处在于底加热器的不同如图3所示，其余结构相同，本实施例中的加热器平板式加热器18，平板式加热器18位于坩埚的正下方。
38.本实施例该底加热器的升降机构进平板式底加热器的安装使用时提高平板式底加热器的加热效率，熔料效率，加热效果持续稳定。
39.当前直拉法单晶炉如图1所示，其下加热器17即底加热器为固定平板式，位于坩埚的正下方且固定在下炉室上，具体实施时当坩埚内硅料较少需要加料前20分钟以上将坩埚升到高位，以防止溅硅，开启下加热器17（底加热器），升高上加热器功率对硅料进行升温；坩埚位置需要在满足加料的条件下尽可能地高，距离下加热器17远，这样下加热器17就不能很稳定高效的给坩埚加热；随坩埚内硅料的不断增加，坩埚位置不断下移，下加热器对坩埚内硅料的加热效果才可以逐步体现出来。
40.本实施例1和2中的直拉单晶炉如图2和3所示，当坩埚内硅料较少需要加料时，提前10分钟以内将坩埚升到高位，以防止溅硅，在调整好底加热器与坩埚的间距15mm后坩埚升降与底加热器升降同步控制，开启底加热器，功率设计为10－120kw，升高上加热器功率到80－150kw对硅料进行升温；坩埚位置需要在满足加料的条件下尽可能地高，随坩埚内硅料的不断增加，坩埚位置不断下移；在熔料时该种底加热器的升降随坩埚的升降进行升降，底加热器发出的热量可以更加稳定均匀地给硅料加热，有效提高熔料效率、加热效率，同时实施例1中的底加热器结构拆装、加热时事故率低。
41.除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。