单晶炉用石墨保温桶及其制备方法与流程

本申请涉及单晶炉，具体涉及一种单晶炉用石墨保温桶及其制备方法。

背景技术：

1、随着光伏事业蓬勃发展，对主要原产品的需求越来越多，其中单晶生产就是最为重要的一个环节，将原生多晶进行熔解后拉制成单晶是后续制成太阳能电池不可或缺的步骤。拉晶环节中也有很多技术性难题需要进行突破，就目前而言，温度是制约拉晶的主要因素之一，合适的温度、稳定的保温性能等都是关键的技术难点。

2、就保温而言，晶棒能否稳定生长就需要看拉晶温度是否稳定，作为拉晶热场中起保温作用的保温桶，既需要有优异的保温性能，又需要不会污染拉晶环境，更起着一定的支撑作用。单晶的拉制需要在一个高温、无氧化性、结净的环境中进行，所以保温桶必须是耐高温、无氧化物质、高温不发生化学反应的材质，故传统保温桶通常采用石墨或者碳碳制品。

3、目前，保温桶通常采用石墨或者碳碳制品，然后在桶的外围设置固化碳毡或者裹制碳毡，保温桶的保温性能随着安装的位置和材料的性质而波动，由于固化碳毡或者碳毡的热传导系数较高，故所需的固化毡和软毡量较大，桶壁整体厚度通常为160mm～200mm之间，比较厚重，占用空间大，操作不便，且保温效果不佳，能耗大，保温桶安装的位置有差异也会引起保温效果的差异，从而对单晶生长造成不良影响。

技术实现思路

1、本申请的目的是提出一种桶壁的整体厚度小、保温效果好、安装方便的单晶炉用石墨保温桶及其制备方法。

2、为了解决上述技术问题中的至少一个，本申请的技术方案如下：

3、根据本申请的第一方面，提供一种单晶炉用石墨保温桶，包括：两端贯通的石墨筒体，石墨筒体的筒壁内沿其圆周方向形成有封闭的容纳腔；保温材料层，保温材料层位于容纳腔内且环绕设置在容纳腔的侧壁上。

4、在上述第一方面的一种可能的实现中，容纳腔内还填充有惰性气体。

5、在上述第一方面的一种可能的实现中，石墨筒体的材质为等静压石墨，保温材料层为碳毡，惰性气体为氩气。

6、在上述第一方面的一种可能的实现中，容纳腔和保温材料层为环形且高度一致，容纳腔和保温材料层与石墨筒体同轴设置。

7、在上述第一方面的一种可能的实现中，石墨筒体的筒壁的整体厚度为40～60mm，容纳腔的腔室厚度为20～30mm，保温材料层的厚度为10～15mm，容纳腔的两侧的壁厚与其上下的壁厚一致。

8、在上述第一方面的一种可能的实现中，石墨筒体包括：上筒体和下筒体，上筒体和/或下筒体沿其圆周在筒体延伸方向上开设有环形凹槽，上筒体与下筒体密封连接以使环形凹槽封闭形成容纳腔。

9、在上述第一方面的一种可能的实现中，上筒体与下筒体通过石墨胶密封连接。

10、根据本申请的第二方面，提供一种单晶炉用石墨保温桶的制备方法，包括如下步骤：

11、提供上筒体和下筒体，其中上筒体和/或下筒体沿其圆周在筒体延伸方向上开设有环形凹槽；

12、在一个或两个环形凹槽内环绕环形凹槽的侧壁设置保温材料层；

13、然后再将上筒体与下筒体对应地密封连接以使一个或两个环形凹槽形成封闭的容纳腔，得到石墨保温桶。

14、在上述第二方面的一种可能的实现中，提供上筒体和下筒体包括：准备石墨筒体；将石墨筒体切分形成上下两个筒体；分别在两个筒体的至少一个的筒壁上沿其圆周在筒体延伸方向上挖设环形凹槽，得到上筒体和下筒体。

15、在上述第二方面的一种可能的实现中，设置保温材料层以及密封连接上筒体与下筒体的过程在惰性气体气氛中进行。

16、本申请的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

17、根据本申请的单晶炉用石墨保温桶，包括两端贯通的石墨筒体，石墨筒体的筒壁内沿其圆周方向形成有封闭的容纳腔，保温材料层位于容纳腔内且环绕设置在容纳腔的侧壁上。由此，保温材料层内置在石墨筒体的筒壁的容纳腔中，形成一体式结构，不仅结构紧凑、稳固，体积小，减小了保温桶的桶壁的整体厚度，减少了保温桶占据的空间，无需在保温桶的外围设置保温材料，只需要将本申请的石墨保温桶直接安装到相应的位置即可，简化了保温桶的安装步骤，避免了保温桶安装和裹制不佳造成的保温性能变动的情况，而且保温性能好，稳定了单晶拉制的温度，使得单晶更好的生长，减少了保温材料用量，减少了电能的消耗，降低了成本。

18、进一步地，容纳腔内还填充有惰性气体，惰性气体的热传导率低，容纳腔内不流动的惰性气体能够有效降低保温桶的热传导，保温效果更好，也能够减小保温材料层的厚度和用量。

19、更进一步地，石墨筒体的材质为等静压石墨，保温材料层为碳毡，惰性气体为氩气，等静压石墨是优质的材料，成型效果极佳，且有良好的力学新能，高温状态下也能保持原本的形状，氩气的热传导率只有软毡的十分之一左右，等静压石墨制成的石墨筒体和碳毡形成的保温材料层可以更加有效地阻挡热辐射，不流动的氩气也更大限度地降低了热传导，从而保温效果更好，使得石墨筒体的筒壁的整体厚度和保温材料层的厚度更小，而且氩气在高温下也不会与石墨件发生反应，可以更好地保护石墨筒体和碳毡形成的保温材料层。

20、更进一步地，容纳腔和保温材料层为环形且高度一致，容纳腔和保温材料层与石墨筒体同轴设置，结构更加稳定、可靠。

21、进一步地，石墨筒体包括：上筒体和下筒体，上筒体和/或下筒体沿其圆周在筒体延伸方向上开设有环形凹槽，上筒体与下筒体密封连接，使得环形凹槽封闭形成容纳腔，加工更加简单、方便。

22、更进一步地，上筒体与下筒体通过石墨胶密封连接，石墨胶即石墨材料制成的胶，石墨胶与上筒体和下筒体的材质更加接近，胶粘连接更加紧密、牢靠，密封性更好。

23、此外，根据本申请的单晶炉用石墨保温桶的制备方法，制备方法简单、便捷，提高了效率，降低了成本。

24、另外，在本申请技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。

技术特征：

1.一种单晶炉用石墨保温桶，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的单晶炉用石墨保温桶，其特征在于，所述容纳腔内还填充有惰性气体。

3.根据权利要求2所述的单晶炉用石墨保温桶，其特征在于，所述石墨筒体的材质为等静压石墨，所述保温材料层为碳毡，所述惰性气体为氩气。

4.根据权利要求2所述的单晶炉用石墨保温桶，其特征在于，所述容纳腔和所述保温材料层为环形且高度一致，所述容纳腔和所述保温材料层与所述石墨筒体同轴设置。

5.根据权利要求4所述的单晶炉用石墨保温桶，其特征在于，所述石墨筒体的筒壁的整体厚度为40～60mm，所述容纳腔的腔室厚度为20～30mm，所述保温材料层的厚度为10～15mm，所述容纳腔的两侧的壁厚与其上下的壁厚一致。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的单晶炉用石墨保温桶，其特征在于，所述石墨筒体包括：

7.根据权利要求6所述的单晶炉用石墨保温桶，其特征在于，所述上筒体与所述下筒体通过石墨胶密封连接。

8.一种单晶炉用石墨保温桶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述提供上筒体和下筒体包括：

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，设置所述保温材料层以及密封连接所述上筒体与下筒体的过程在惰性气体气氛中进行。

技术总结
本申请公开了一种单晶炉用石墨保温桶及其制备方法，其中，单晶炉用石墨保温桶包括：两端贯通的石墨筒体，石墨筒体的筒壁内沿其圆周方向形成有封闭的容纳腔；保温材料层，保温材料层位于容纳腔内且环绕设置在容纳腔的侧壁上。本申请的保温材料层内置在石墨筒体的筒壁的容纳腔中，体减小了保温桶的桶壁的整体厚度，减少了保温桶占据的空间，只需要将本申请的石墨保温桶直接安装到相应的位置即可，简化了保温桶的安装步骤，避免了保温桶安装和裹制不佳造成的保温性能变动的情况，而且保温性能好，稳定了单晶拉制的温度，使得单晶更好的生长，减少了电能的消耗，制备方法简单、便捷，降低了成本。

技术研发人员：杨超,宋克冉,杨西虎,颜玉峰,孙须良
受保护的技术使用者：曲靖晶澳光伏科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7