一种提高单晶硅拉速的冷却装置的制作方法

1.本实用新型属于太阳能直拉硅单晶制造技术领域，尤其是涉及一种提高单晶硅拉速的冷却装置。


背景技术：

2.直拉单晶(cz)法的热场是由石墨件系统、单晶炉冷却系统、氩气系统组成的一套复杂的单晶生长系统。正常情况下直拉单晶法的冷却工艺是在通入冷却气体(一般为氩气)的环境下进行的，由于整个系统处于开启状态，通入的氩气在炉体内停留时间较短，最终带走的热量为全部热量的80％-85％，冷却效果一般并且冷却气体成本较大。
3.单晶的生长速度取决于固液界面温度梯度，温度梯度越大，生长速度越快，但温度梯度过大，也会导致晶体生长过程出现位错等问题。常用的水冷内导表表面为光滑曲面，与炉内热量接触面积小，不利于快速吸取热量，气流从上到下在导流筒表面流向不固定，导致单晶硅的拉速降低。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的问题是提供一种提高单晶硅拉速的冷却装置，有效的解决现有技术中常用的水冷内导表表面为光滑曲面，与炉内热量接触面积小，不利于快速吸取热量，气流从上到下在导流筒表面流向不固定，导致单晶硅的拉速降低的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种提高单晶硅拉速的冷却装置，包括：
6.水冷组件，用以冷却拉制中的单晶硅，其包括第一组段、一端连接所述第一组段的第二组段以及一端连接所述第二组段的第三组段；
7.所述第二组段相对所述单晶硅自与所述第一组段的连接端至与第三组段的连接端呈一定角度倾斜，逐渐靠近所述单晶硅；
8.所述第三组段内壁相对所述单晶硅平行设置，自与第二组段的连接端至底端均与所述单晶硅之间的距离一致；
9.散热件，其设置在所述第一组段和所述第二组段的内侧，用以增大换热面积。
10.较佳的，所述散热件包括铺设在所述第一组段内壁的第一散热部和铺设在所述第二组段内壁第二散热部。
11.较佳的，所述第一组段内壁以及外壁相对所述单晶硅均平行设置，所述第一散热部与所述第一组段内壁的形状一致。
12.较佳的，在所述第一组段远离所述第二组段的一端还安装有一进出冷却液的进水口和出水口。
13.较佳的，所述出水口与所述进水口对称设置。
14.较佳的，所述第二组段呈倒圆台状，其相对所述单晶硅的倾斜角度范围为15
°‑
30
°
。
15.较佳的，所述第二散热部与所述第二组段内壁的形状一致。
16.较佳的，所述第三组段外壁与所述第二组段的外壁走向一致，与所述单晶硅呈一定倾斜角度设置。
17.较佳的，所述散热件由若干散热条组成，均匀铺设在所述第一组段与所述第二组段内侧。
18.较佳的，所述散热条的厚度范围为2-10mm。
19.采用上述技术方案，在水冷组件内侧安装散热件，可以增加水冷面积与炉内热量的接触面积，加快带走水冷周围热量，进而能够降低单晶轴向温度梯度，提升单晶拉速，最终提升产量。
20.采用上述技术方案，改变水冷组件的形状，第一组段的外壁与内壁均为直壁，且长度要长于现有技术中的直壁部分，水冷组件的高度以不挡设备视野为上限，所增加的长度均在第一组段上，最大范围的对拉制的单晶硅进行冷却，增加与热量的接触面积，且第一组段内壁到单晶硅之间的距离一致，第三组段的内壁到单晶硅之间的距离也一致，能够更加均匀的进行散热，提高单晶硅的生产质量。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例一种提高单晶硅拉速的冷却装置结构主视剖面图
22.图2是本实用新型实施例一种提高单晶硅拉速的冷却装置结构顶部剖面图
23.图中：
24.1、第一组段
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2、第二组段
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3、第三组段
25.4、进水口
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5、出水口
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6、散热条
具体实施方式
26.下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明：
27.在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.如图1一种提高单晶硅拉速的冷却装置结构主视剖面图和图2一种提高单晶硅拉速的冷却装置结构顶部剖面图所示，一种提高单晶硅拉速的冷却装置，包括：
29.水冷组件，用以冷却拉制中的单晶硅，其包括第一组段1、一端连接第一组段1的第二组段2以及一端连接第二组段2的第三组段3；
30.第一组段1内壁以及外壁相对单晶硅均平行设置，一般的，为垂直于地面设置，拉制单晶硅的时候均为竖直向上拉制，第一组段1即为竖直向上的；第一组段1的形状为圆筒形，高度相较于现有技术较高，现有实际使用的水冷装置顶部直壁部分的高度在10-20mm，
而本实用新型中第一组段1的高度在10-250mm，只要不遮挡上方视野的即可，最大限度的增大水冷组件，增加与热量的接触面积，即散热面积，能够更快的进行散热。
31.第一组段1内壁平行设置还能够较为均匀的吸收单晶硅表面的热量，在加快拉制的同时，还能够提高单晶硅的拉制质量，提高生产效率及质量。
32.第二组段2相对单晶硅自与第一组段1的连接端至与第三组段3的连接端呈一定角度倾斜，即第二组段2自上之下向内逐渐倾斜，整体呈倒圆台状，逐渐靠近单晶硅，主要起到气流导向的作用，对气流进行有效引导，加快带走水冷周围热量；
33.一些可行的实施例中，第二组段2相对单晶硅的倾斜角度范围为15
°‑
30
°
，优选为15
°‑
25
°
，更优选为17
°
、18
°
、19
°
、20
°
、21
°
、22
°
。
34.第三组段3内壁相对单晶硅平行设置，一般的，为垂直于地面设置，自与第二组段2的连接端至底端均与单晶硅之间的距离一致；与第一组段1一样，内壁平行设置能够较为均匀的吸收单晶硅表面的热量，在加快拉制的同时，还能够提高单晶硅的拉制质量，提高生产效率及质；
35.第三组段3外壁与第二组段2的外壁走向一致，与单晶硅呈一定倾斜角度设置，并且倾斜角度也与第二组段2的倾斜角度一致，在此不再赘述；外壁的设计能够使水冷组件的外观更加美观，同时外表整齐，不容易对其损坏；
36.第三组段3的高度范围在10-150mm，优选为30-120mm，更优选为50、60、70、80mm。
37.散热件，其设置在第一组段1和第二组段2的内侧，用以增大换热面积，其中，
38.包括铺设在第一组段1内壁的第一散热部和铺设在第二组段2内壁第二散热部。
39.第一散热部与第一组段1内壁的形状一致，安装在第一组段1的内侧，增加水冷面积与炉内热量接触面积，进而加快散热速度；
40.同样的，第二散热部与第二组段2内壁的形状一致，也是自上之下向内逐渐倾斜设置，相对的倾斜角度也为15
°‑
30
°
，优选为15
°‑
25
°
，更优选为17
°
、18
°
、19
°
、20
°
、21
°
、22
°
，其作用也与第一散热部一致，增加水冷面积与炉内热量接触面积，进而加快散热速度，提高单晶硅的拉速。
41.一些可行的实施例中，散热件由若干散热条6组成，均匀铺设在第一组段1与第二组段2内侧，增加水冷面积与炉内热量接触面积，加快带走水冷周围热量，降低单晶轴向温度梯度，进而提升单晶拉速，最终能够提高单晶硅的产量。
42.一些可行的实施例中，散热条6的厚度范围为2-10mm，优选为4-8mm，更优选为5mm、6mm、7mm。
43.一些可行的实施例中，在第一组段1远离第二组段2的一端还安装有一进出冷却液的进水口4和出水口5。
44.一些可行的实施例中，出水口5与进水口4对称设置，能够使；冷却液均匀流经水冷组件内部，对单晶硅进行更好的冷却。
45.以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。