单晶炉的制作方法

1.本实用新型涉及晶体生长控制技术领域，特别涉及一种单晶炉。


背景技术：

2.随着硅基太阳能电池发展，硅晶体生长作为电池的基础，无论是成本，产品质量都在整个环节中起到至关重要的作用。传统行业内使用最多的硅晶体生长方式是直拉法，其工序分为装料-熔料-调温-熔接-引晶-放肩-等径-收尾。工作原理是在稳定的单晶炉热场内，通过控制温度梯度制得无位错，晶界等缺陷的单晶硅。温度梯度控制是在稳定的热场范围内，制定加热器功率工艺文件，通过计算机给出的工艺指令，给定功率改变热场温度梯度。
3.然而随着行业发展，单晶炉热场不断扩大，制得大直径晶棒需求也成为了行业主流，大热场的温度控制难点颇多，直接影响到晶体生长不稳定。当前行业使用的控温方法是利用ccd相机将光线影像转化为数字信号，数字信号反馈熔体温度，晶体生长速度等信息。计算机通过分析上述收集的信息，将这些信息与制定好的工艺信息相拟合，做出升功率或者降功率的动作，以达到控制晶体生长的目的。
4.由于传统控制晶体生长存在一定的滞后性，即晶体生长方向已经发生了一定的偏转，或者缺陷增值到较大的数量级，ccd相机才能捕捉到相关影像进行数据反馈，往往这个阶段再进行对其生长控制干预时已经不能挽回，结果就是硅单晶断线，生长出多晶，严重影响产量与产品质量。
5.因此，如何提高晶体生长质量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种单晶炉，以提高晶体生长质量。
7.为实现上述目的，本实用新型提供一种单晶炉，包括炉体、x射线机头组件及与所述x射线机头组件连接反馈晶体生长状态的显示装置，所述x射线机头组件用于监控所述炉体内晶体生长状态。
8.优选地，所述x射线机头组件包括用于监控晶体《111》晶向的x射线一号机头。
9.优选地，所述炉体的顶端盖体上设有至少一个所述x射线一号机头。
10.优选地，所述炉体侧壁上设有至少一个所述x射线一号机头。
11.优选地，所述x射线机头组件包括用于监控晶体《100》晶向的x射线二号机头，所述x射线二号机头设置在所述炉体底壁。
12.优选地，所述炉体底壁的材质为陶瓷，所述炉体侧壁材质为陶瓷或石英。
13.优选地，还包括控制装置及与所述控制装置连接的报警装置，所述控制装置与所述x射线机头组件连接，当所述控制装置接收所述x射线机头组件生长信息未在预设范围内时，所述控制装置控制所述报警装置报警。
14.优选地，所述报警装置包括声音报警。
15.优选地，报警装置包括灯光报警。
16.优选地，还包括与所述控制装置连接的温度调节装置，所述温度调节装置用于调节所述炉体内温度。
17.在上述技术方案中，本实用新型提供的单晶炉包括炉体、x射线机头组件及与x射线机头组件连接反馈晶体生长状态的显示装置，x射线机头组件用于监控炉体内晶体生长状态。在本技术提供的单晶炉中，通过x射线机头组件监控晶体生长状态，通过显示装置及时得知晶体生长状态反馈，进而及时作出补偿动作，遏制了晶体生长中的位错、晶界等有害缺陷生长，进而提高了晶体生长质量。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例所提供的单晶炉的结构示意图。
20.其中图1中：1-炉体、2-x射线一号机头、3-x射线二号机头。
具体实施方式
21.本实用新型的核心是提供一种单晶炉，以提高晶体生长质量。
22.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
23.请参考图1。
24.在一种具体实施方式中，本实用新型具体实施例提供的单晶炉包括炉体1、x射线机头组件及与x射线机头组件连接反馈晶体生长状态的显示装置，x射线机头组件用于监控炉体1内晶体生长状态。x射线机头组件利用x射线衍射反馈晶体生长方向，以达到控制晶体生长的目的。其中，显示装置用于将晶体生长动态以图像方式呈现。
25.具体的，炉体1包括底壁、侧壁及顶端盖体，底壁、侧壁和顶端盖体之间形成晶体生长空间。
26.在一种具体实施方式中，x射线机头组件包括用于监控晶体《111》晶向的x射线一号机头2。其中，x射线一号机头2包括x射线发射装置和衍射接收装置，安装后调试好x射线发射装置和衍射接收装置角度，具体的，调试角度参照晶体固定的物理参数设定，本技术不做具体限定。
27.具体的，炉体1的顶端盖体上设有至少一个x射线一号机头2，具体的，x射线一号机头2可以安装在顶端盖体中心位置或侧端。
28.具体的，炉体1侧壁上设有至少一个x射线一号机头2。其中，炉体1侧壁设有一个x射线一号机头2或者至少两个x射线一号机头2，当设有多个x射线一号机头2时，优选，x射线一号机头2沿炉体1侧壁周向均匀分布。
29.在一种具体实施方式中，x射线机头组件包括用于监控晶体《100》晶向的x射线二号机头3，x射线二号机头3设置在炉体1底壁。其中，x射线二号机头3包括x射线发射装置和
衍射接收装置，安装后调试好x射线发射装置和衍射接收装置角度，具体的，调试角度参照晶体固定的物理参数设定，本技术不做具体限定。
30.具体的，x射线二号机头3可以为一个，x射线二号机头3位于炉体1底壁中心位置。
31.或者x射线二号机头3为多个，等间距成排分布于炉体1底壁上。
32.或者x射线二号机头3为多个，x射线二号机头3以炉体1底壁中心位置为圆心圆周方向均匀分布。
33.或者x射线二号机头3为多个，x射线二号机头3在炉体1底壁上呈阵列排布。
34.优选，炉体1底壁的材质为陶瓷，炉体1侧壁材质为陶瓷或石英。炉体1底壁的材质为陶瓷结构，减少对x射线二号机头3的射线干扰。
35.在上述各方案的基础上，优选，该单晶炉还包括控制装置及与控制装置连接的报警装置，控制装置与x射线机头组件连接，当控制装置接收x射线机头组件生长信息未在预设范围内时，控制装置控制报警装置报警。
36.具体的，报警装置包括声音报警。具体的，声音报警可以为蜂鸣器报警。具体单次持续时间根据实际需要而定。或者根据晶体生长偏差与预设值增大，声音逐渐增大。
37.具体的，报警装置包括灯光报警。具体的，灯光报警可以为持续灯亮或者灯闪烁报警。具体的，根据晶体生长偏差与预设值差距设置不同颜色灯光报警，例如差距较小时黄灯报警，差距较大时红灯报警。
38.报警装置可以同时设有声音报警和灯光报警。
39.进一步，单晶炉还包括与控制装置连接的温度调节装置，温度调节装置用于调节炉体1内温度。
40.为了进一步提高晶体生长质量，优选，炉体1上即设有x射线一号机头2，同时，炉体1上也设有x射线二号机头3。
41.如图所示，在单晶炉的炉盖和炉底两个位置分别安装x射线一号机头2和x射线二号机头3。安装后调试好x射线一号机头2和x射线二号机头3的发射与接收角度，调试角度参照晶体固定的物理参数设定。
42.具体使用过程中，当单晶炉内开始晶体生长时，同时启动x射线一号机头2和x射线二号机头3监控晶体生长状态，x射线一号机头2负责捕捉《111》晶向生长情况，反馈晶向数值，当数值与设置要求值发生偏差时，控制装置的计算机系统通过报警装置进行预警提示，控制装置的计算机系统可以通过温度控制装置自动进行温度调整干预，将单晶炉内温度自动调整至晶体生长合适的温度。或者在预警后操作人员判断补偿范围进行干预。x射线二号机头3负责捕捉《100》晶向生长情况，并且x射线穿过陶瓷坩埚，将《100》晶向生长情况以图像方式呈现在计算机，当生长晶向数值与设置要求值发生偏差时，控制装置的计算机系统通过报警装置进行预警提示。当显示装置的图像显示有杂质富集等异常情况时，控制装置的计算机系统通过报警装置进行预警提示。通过监控《100》、《111》两个晶向，即可实现对晶体生长控制，做出晶体生长异常的提前预警和防范措施。
43.本技术通过x射线机头组件反馈晶体生长方向，在晶体生长发生异常后，能够及时对生长条件进行控制，异常发现及时，进而做出补偿动作，遏制了晶体生长中的位错、晶界等有害缺陷生长，晶体成活率大大提高，对生产产能和产品品质有积极影响。同时，晶体生长比现有技术更快，更准的掌握晶体生长情况，缓解了生产人员技能培训压力，降低了生产
成本。
44.本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。
45.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。