单晶炉的制作方法

本申请涉及单晶硅拉晶，尤其涉及一种单晶炉。

背景技术：

1、在单晶硅制备过程中，连续直拉工艺(ccz工艺)因效率高、成本低等因素被广泛应用。在ccz工艺中，将颗粒状的硅烷放入单晶炉的坩埚中，通过加热坩埚使得颗粒状的硅烷熔化，最终达到硅烷的热裂解，以实现单晶硅的制备，但在硅烷分解过程中会产生氢气、多种形式的硅-氢键，使得制备完成后的单晶硅的含氢量较高，当单晶硅制备成的光伏电池投入使用后，光伏电池内部多余的氢会在电势差的驱动下汇聚在光伏电池表面，加速光伏电池的老化。

技术实现思路

1、本申请提供了一种单晶炉，能够降低制备完成后的单晶硅内的氢含量。

2、本申请提供一种单晶炉，包括：

3、炉体，炉体内设置有容纳腔；

4、保温层，保温层安装于容纳腔内并围成反应腔室；

5、坩埚，坩埚安装于反应腔室内，坩埚设置有用于熔化硅原料的熔化腔；

6、运动平台，运动平台与坩埚固定连接；

7、坩埚轴，坩埚轴的一端经炉体上的第一通孔伸入容纳腔内并与运动平台铰接，坩埚轴能够带动运动平台和坩埚绕自身旋转轴转动；

8、驱动件，驱动件与运动平台连接，沿旋转轴的延伸方向，驱动件能够驱动运动平台和坩埚相对于坩埚轴摆动。

9、在本申请中，当驱动平台在驱动件的驱动下相对于坩埚轴摆动时，坩埚能够在驱动平台的带动下沿单晶炉的高度方向摆动，使得熔化腔内的液体硅随着坩埚的运动而运动并形成漩涡液面，促进液体硅内部的氢气逃逸，降低了液体硅内部的氢元素的含量，降低了氢气逃逸过程中液体硅喷溅的风险，进而降低了单晶炉的工作稳定性，并有利于提升单晶炉的使用安全性。

10、在一些实施例中，运动平台在旋转轴的延伸方向上的摆动角度α满足：0°＜α≤15°。

11、在一些实施例中，驱动件为驱动电机；

12、驱动电机包括电机本体和可伸缩输出轴，可伸缩输出轴的一端与电机本体连接，可伸缩输出轴的另一端与运动平台连接，驱动电机能够驱动可伸缩输出轴伸长或缩短，以控制运动平台的摆动角度。

13、在一些实施例中，单晶炉还设置有气体供应装置和吹气管路，吹气管路的进气端与气体供应装置连接，吹气管路的出气端经炉体上的第二通孔伸入熔化腔内；

14、气体供应装置吹出的惰性气体能够经吹气管路进入坩埚内。

15、在一些实施例中，熔化腔内存在液体硅时，沿单晶炉的高度方向，出气端与液体硅的表面之间的垂直距离l满足：5cm≤l≤10cm。

16、在一些实施例中，坩埚轴能够带动坩埚沿单晶炉的高度方向移动；

17、吹气管路为可伸缩结构，单晶炉还包括控制件，控制件与吹气管路连接，坩埚沿单晶炉的高度方向移动过程中，控制件能够控制吹气管路拉伸或收缩。

18、在一些实施例中，单晶炉还包括第一电磁发生装置，第一电磁发生装置安装于容纳腔内，且第一电磁发生装置能够向熔化腔内发射电磁波，以促进熔化腔内的液体硅内部的氢气向外逃逸。

19、在一些实施例中，单晶炉设置有加料通道，加料通道的加料端经炉体的第三通孔伸入容纳腔内，沿单晶炉的高度方向，加料端位于坩埚上方，加料通道用于向坩埚内增加硅原料；

20、坩埚的内径为d1，加料端的加料内径为d2，d1与d2满足：0.1≤d2/d1≤0.4。

21、在一些实施例中，加料端设置有多个加料孔，沿加料端的周向和/或径向，多个加料孔间隔分布；

22、加料孔的轮廓形状为弧形。

23、在一些实施例中，沿单晶炉的径向，加料通道与炉体活动连接；

24、单晶炉加料完成后，加料通道能够相对于炉体沿单晶炉的径向移动，以改变在单晶炉的径向上加料通道伸入炉体的长度。

25、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种单晶炉，其特征在于，所述单晶炉包括：

2.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述运动平台(4)在所述旋转轴的延伸方向上的摆动角度α满足：0°＜α≤15°。

3.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述驱动件(6)为驱动电机；

4.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述单晶炉还设置有气体供应装置和吹气管路(7)，所述吹气管路(7)的进气端与气体供应装置连接，所述吹气管路(7)的出气端(71)经所述炉体(1)上的第二通孔伸入所述熔化腔(31)内；

5.根据权利要求4所述的单晶炉，其特征在于，所述熔化腔(31)内存在液体硅(30)时，沿所述单晶炉的高度方向z，所述出气端(71)与所述液体硅(30)的表面之间的垂直距离l满足：5cm≤l≤10cm。

6.根据权利要求5所述的单晶炉，其特征在于，所述坩埚轴(5)能够带动所述坩埚(3)沿所述单晶炉的高度方向z移动；

7.根据权利要求1至6中任一项所述的单晶炉，其特征在于，所述单晶炉还包括第一电磁发生装置(8)，所述第一电磁发生装置(8)安装于所述容纳腔(11)内，且所述第一电磁发生装置(8)能够向所述熔化腔(31)内发射电磁波，以促进所述熔化腔(31)内的液体硅(30)内部的氢气向外逃逸。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的单晶炉，其特征在于，所述单晶炉设置有加料通道(9)，所述加料通道(9)的加料端(91)经所述炉体(1)的第三通孔伸入所述容纳腔(11)内，沿所述单晶炉的高度方向z，所述加料端(91)位于所述坩埚(3)上方，所述加料通道(9)用于向所述坩埚(3)内增加所述硅原料；

9.根据权利要求8所述的单晶炉，其特征在于，所述加料端(91)设置有多个加料孔(92)，沿所述加料端(91)的周向和/或径向，多个所述加料孔(92)间隔分布；

10.根据权利要求8所述的单晶炉，其特征在于，沿所述单晶炉的径向x，所述加料通道(9)与所述炉体(1)活动连接；

技术总结
本申请涉及一种单晶炉，单晶炉的炉体内设置有容纳腔，保温层安装于容纳腔内并围成反应腔室，坩埚安装于反应腔室内，坩埚设置有用于熔化硅原料的熔化腔，运动平台与坩埚固定连接，坩埚轴的一端经炉体上的第一通孔伸入容纳腔内并与运动平台铰接，坩埚轴能够带动运动平台和坩埚绕自身旋转轴转动，驱动件与运动平台连接，沿旋转轴的延伸方向，驱动件能够驱动运动平台和坩埚相对于坩埚轴摆动，使得熔化腔内的液体硅随着坩埚的运动而运动并形成漩涡液面，促进液体硅内部的氢气逃逸，降低了液体硅内部的氢元素的含量，降低了氢气逃逸过程中液体硅喷溅的风险，进而降低了单晶炉的工作稳定性，并有利于提升单晶炉的使用安全性。

技术研发人员：于琨,刘长明,张昕宇,王晓凡,徐国平
受保护的技术使用者：晶科能源（海宁）有限公司
技术研发日：20230316
技术公布日：2024/1/13