一种用于人工晶体炉的气体导流装置的制作方法

本发明涉及人工晶体制备，尤其涉及一种用于人工晶体炉的气体导流装置。

背景技术：

1、光伏产业正在成为新能源行业的“新宠”。

2、在此背景下，随着光伏行业的发展，全球对多/单晶硅的需求增长迅猛，市场供不应求。受此影响，作为太阳能电池主要原料的多/单晶硅价格快速上涨，国内很多企业均在扩产。

3、以使用单晶炉拉制单晶棒为例，直拉法生长单晶棒是目前生产单晶硅棒最广泛的应用技术，随着市场竞争加剧，对单晶的品质要求更加严格，且对大尺寸单晶品质要求较高，现有单晶炉的结构如图1所示，在主炉室7的上面设置炉盖4，在炉盖4的上方设置副炉室1，在副炉室1与炉盖4之间设置阀门16，在主炉室7内设置下轴9，在下轴9的上端头设置坩埚6，在坩埚6的外围设置加热器8，在坩埚6的上方设置导流筒5，在炉盖4的炉脖10上设置炉盖进气口3，其在拉制单晶棒2时，为了维持单晶正常生长需要设置导流筒5，因此导流筒5成为当前直拉单晶炉的重要系统之一。导流筒5的的主要作用为：一是隔绝加热器8对单晶棒2的热辐射，保证单晶棒2生长所需的温度梯度，保证单晶棒2稳定的成晶率；二是保证炉内（密闭腔体内）保护气体的流动方向，加速坩埚内硅熔液的液面表面的气体流速，加快带走挥发杂质。

4、如图1所示，现有导流筒5的结构为桶状结构，下端出口面为平整的圆面结构，在拉制过程中，需要往由副炉室1、阀门16、炉盖4及主炉室7形成的密闭腔体内通入保护性气体，通过保护性气体在密闭的腔体内流动带走硅料在熔化时产生的挥发物，进而避免挥发物在密闭腔体内乱飞的现象，拉制时，阀门16开启，炉盖进气口3关闭，保护性气体流通过单晶棒2与导流筒5下端面之间的缝隙处外流，再带走固液界面上的氧原子和易挥发的杂质流出；从而使得密闭腔体内保护性气体流通过导流筒5下口处的流速较低，在固液液面上流通的气流面积降低，形成漩涡，无法带走过多氧气或易挥发杂质，导致被拉制硅棒的氧含量偏高，成晶率与整棒率偏低。

5、在拉制过程中，密闭腔体内的保护性气体流如图2所示，保护性气体流方向从上向下，经过副炉室1、阀门16、炉盖4、单晶棒2、导流筒5、熔液表面与坩埚6后从加热器8与保温层中间流出。此时保护性气体流在导流筒5上方的炉盖4内形成乱流，乱流将密闭腔体内的挥发杂质吹的乱飞；在不拉制晶棒时，阀门16关闭，炉盖进气口3开启，密闭腔体内的保护性气体流如图3所示，炉盖4及导流筒5内的保护性气体流紊流严重等。

6、那么如何提供一种用于人工晶体炉的气体导流装置就显得尤为重要。

技术实现思路

1、为了实现所述发明目的，本发明公开了一种用于人工晶体炉的气体导流装置，本发明通过在导流筒的上面设置下导流环，通过下导流环调整保护性气体流的流动方向，减少保护性气体流在炉盖部位形成紊流的现象，进而实现增加单晶棒表面的保护性气体流流动性，改善单晶棒的表面质量等。

2、为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种用于人工晶体炉的气体导流装置，包括导流筒和下导流环，在所述导流筒的上面设有向上延伸的下导流环，所述下导流环为上端开口大下端开口小的锥形结构。

4、所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，所述下导流环的上方设置上导流环，所述上导流环为上端开口大下端开口小的锥形结构，上导流环的上端头连接炉盖上炉脖的内壁，上导流环的下端头为悬空设置，在炉脖上间隔设有复数个炉盖进气口，炉盖进气口的出气端对应上导流环的外缘面。

5、所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，所述上导流环下端头的外缘面与炉脖的内壁之间设置上导流环封堵板，通过上导流环封堵板将上导流环的外缘面与炉脖内壁之间的空腔形成进气腔，在进气腔上设置复数个排气孔。

6、所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，所述排气孔均布在上导流环封堵板。

7、所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，所述排气孔的截面形状为圆形或方形或椭圆形或多边形中的任意一种。

8、所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，所述上导流环的下方设置中导流环，所述中导流环为上端开口大下端开口小的锥形结构或上端开口小下端开口大的倒锥形结构或上下端开口大小一致的直桶型结构，中导流环的上端头连接炉脖内壁的下端头，中导流环的下端头悬空设置。

9、所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，所述中导流环的下端头延伸至下导流环上端头的开口处。

10、所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，所述中导流环下端头的直径小于下导流环上端头开口的直径。

11、由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

12、本发明通过在导流筒的上面设置下导流环，通过下导流环调整保护性气体流的流动方向，减少保护性气体流在炉盖部位形成紊流的现象，进而实现增加单晶棒表面的保护性气体流流动性，改善单晶棒的表面质量等，进一步，当炉盖进气口开启时，通过设置在炉盖进气口处的上导流环将由炉盖进气口进入的气流整流后进入炉室内，然后再次经下导流环整流后进入导流筒，有效的避免了气流在炉盖及导流筒内发生扰流，进而确保了气流将坩埚内的挥发物顺利的带走等，本发明具有结构简便，导流效果好等特点，适合大范围的推广和应用。

技术特征：

1.一种用于人工晶体炉的气体导流装置，包括导流筒（5）和下导流环（13），其特征是：在所述导流筒（5）的上面设有向上延伸的下导流环（13），所述下导流环（13）为上端开口大下端开口小的锥形结构。

2.如权利要求1所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，其特征是：所述下导流环（13）的上方设置上导流环（11），所述上导流环（11）为上端开口大下端开口小的锥形结构，上导流环（11）的上端头连接炉盖（4）上炉脖（10）的内壁，上导流环（11）的下端头为悬空设置，在炉脖（10）上间隔设有复数个炉盖进气口（3），炉盖进气口（3）的出气端对应上导流环（11）的外缘面。

3.如权利要求2所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，其特征是：所述上导流环（11）下端头的外缘面与炉脖（10）的内壁之间设置上导流环封堵板（14），通过上导流环封堵板（14）将上导流环（11）的外缘面与炉脖（10）内壁之间的空腔形成进气腔，在进气腔上设置复数个排气孔（15）。

4.如权利要求3所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，其特征是：所述排气孔（15）均布在上导流环封堵板（14）。

5.如权利要求3所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，其特征是：所述排气孔（15）的截面形状为圆形或方形或椭圆形或多边形中的任意一种。

6.如权利要求2所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，其特征是：所述上导流环（11）的下方设置中导流环（12），所述中导流环（12）为上端开口大下端开口小的锥形结构或上端开口小下端开口大的倒锥形结构或上下端开口大小一致的直桶型结构，中导流环（12）的上端头连接炉脖（10）内壁的下端头，中导流环（12）的下端头悬空设置。

7.如权利要求6所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，其特征是：所述中导流环（12）的下端头延伸至下导流环（13）上端头的开口处。

8.如权利要求6所述的用于人工晶体炉的气体导流装置，其特征是：所述中导流环（12）下端头的直径小于下导流环（13）上端头开口的直径。

技术总结
一种用于人工晶体炉的气体导流装置，涉及人工晶体制备技术领域，本发明通过在导流筒的上面设置下导流环，通过下导流环调整保护性气体流的流动方向，减少保护性气体流在炉盖部位形成紊流的现象，进而实现增加单晶棒表面的保护性气体流流动性，改善单晶棒的表面质量等，进一步，当炉盖进气口开启时，通过设置在炉盖进气口处的上导流环将由炉盖进气口进入的气流整流后进入炉室内，然后再次经下导流环整流后进入导流筒，有效的避免了气流在炉盖及导流筒内发生扰流，进而确保了气流将坩埚内的挥发物顺利的带走等，本发明具有结构简便，导流效果好等特点，适合大范围的推广和应用。

技术研发人员：朱振业
受保护的技术使用者：洛阳长缨新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14