专利名称：一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单晶硅晶体生长炉用石墨/炭毡复合电极，属于晶体生长设备的技术领域。
背景技术：
近年来，能源危机愈演愈烈，日益增长的能源需求又带来了一系列的环境问题，太阳能电池技术及产业作为解决能源及相关问题的一条重要途径得到了迅速的发展。目前太阳能电池的发展主要是建立在单晶硅多晶硅的基础上，但单晶硅多晶硅的生产能耗相当高。以8寸单晶硅为例，在等径生长过程中功率高达55kW，而其生长速率只有lmm/min左右，并且单根晶棒的生长过程长达50多个小时，因而其能耗是惊人的，节能降耗也就成为太阳能用单(多)晶硅生产中的一个重点。通过8寸单晶硅热场模拟发现，当不考虑单晶硅生长炉中电极损耗的功率时，其功耗只有35kW，也就是单晶硅生长炉中加热器电极损耗的功率可高达20kW。现有技术中的电极，包括电极、加热器，电极与加热器通过螺栓连接成一体，电极外周设有石墨护套，该结构的电极由于电极周围采用了简单的石墨护套，而石墨的热导率很高，这样很大的一部分热量就通过电极损失掉了，如加热器附近温度在1900K以上，而与之相接触的电极是采用水冷的，经过石墨护套后其温度就只有300K，其中有很大的热量被损失了，从而，大大浪费了能量。
发明内容
本发明解决的技术问题是，针对传统发热器石墨电极能耗大的特点，提供一种能够降低晶体生长能耗的单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，包括电极及加热器，所述电极及所述加热器通过螺栓连接，所述电极外设有石墨护套，其中，所述电极与所述石墨护套之间固定设有电极保温层。上述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其中，所述电极外周设有凸缘，所述电极保温层内周面上设有与所述凸缘相配合的凹槽，所述凸缘卡在所述凹槽内。上述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其中，所述螺栓的端部外固定设有螺栓保温层。上述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其中，所述螺栓保温层为设有螺栓护套。上述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其中，所述螺栓端部与螺栓保温层配合的面上设有螺栓凹槽，所述螺栓保温层内周面上设有与所述螺栓凹槽相配合的凸块，所述凸块卡入所述螺栓凹槽。上述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其中，所述螺栓保温层及电极保温层均采用炭毡加工而成。本发明的有益效果是，由于电极与石墨护套之间固定设有电极保温层，大大地增加了晶体炉内与电极之间的热阻，从而降低了功耗，其节能效果可达IOkW以上，解决了晶体炉中加热器电极损耗能量过大的问题，另外，电极保温层与电极或螺栓保温层与螺栓之间采用凸部与凹槽配合，使电极保温层与电极连接牢固，且避免螺栓保温层移动，使电极的结构更加稳定；且螺栓保温层外设有螺栓护套，可对螺栓保温层进行保护，且进一步提高了螺栓的保温效果；由于螺栓保温层及电极保温层均采用炭毡加工而成，炭毡材料保温效果较好，从而，进一步提高了电极的保温效果，大大地降低了能量的损耗。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图所示，一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，包括加热器1、电极2，所述电极2及所述加热器1通过螺栓5连接，所述电极2外设有石墨护套4，所述电极2与所述石墨护套4之间固定设有电极保温层3，由于电极2与石墨护套4之间固定设有电极保温层3，大大地增加了晶体炉内与电极之间的热阻，从而降低了功耗，其节能效果可达IOkW以上，解决了晶体炉中加热器电极损耗能量过大的问题。为了使电极与电极保温层之间连接更加牢固，可在电极2的外周设有凸缘21，所述电极保温层4内周面上设有与所述凸缘21 相配合的凹槽41，连接时，所述凸缘21卡在所述凹槽41内，避免电极保温层产生移动，从而，提高了电极的稳定性。为了进一步提高电极的保温效果，可在所述螺栓5的端部外固定设有螺栓保温层 6。所述螺栓5端部与螺栓保温层6配合的面上设有螺栓凹槽51，所述螺栓保温层6内周面上设有与所述螺栓凹槽51相配合的凸块61，所述凸块61卡入所述螺栓凹槽51内，避免螺栓保温层6移动，使电极的结构更加稳定。为了对螺栓保温层起到保护作用，可在所述螺栓保温层6外为设有螺栓护套7，螺栓护套7可采用较硬材质加工而成，本实施例中，优选碳化硅加工而成。所述螺栓保温层6及电极保温层3可采用相同的材质加工而成，也可采用不同的材质加工而成，其材质不受限制，本实施例中以炭毡加工而成为例。所述电极保温层3的厚度为10 40mm，所述的石墨护套4厚度为15 35mm，所述螺栓保温层6的厚度为10 30mm，所述螺栓护套的厚度为2 6mm。本实施例中优选电极保温层3的厚度为22mm，螺栓保温层6的厚度为14mm，对80 单晶炉采用该晶体生长炉用石墨/炭毡复合电极保温系统后，模拟结果显示可节能15kW。可以在本实施例的基础上，在电极2与电极保温层3之间增加一层石英绝缘层，该石英层可以较薄，为2 5mm。在实施过程中，值得注意的是，需要对炉底护盘及炉底炭毡的尺寸作相应的调整， 使之与电极及电极保温层结构尺寸相匹配。此外，该设计思想除适用于单晶硅炉、多晶硅炉电极的保温节能，还能用于其它晶体如蓝宝石的节能。以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式
，该举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对前面所述的具体实施方式
做修改或者变形，而不背离发明的实质和范围。
权利要求
1.一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，包括电极及加热器，所述电极及所述加热器通过螺栓连接，所述电极外设有石墨护套，其特征在于，所述电极与所述石墨护套之间固定设有电极保温层。
2.如权利要求1所述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其特征在于，所述电极外周设有凸缘，所述电极保温层内周面上设有与所述凸缘相配合的凹槽，所述凸缘卡在所述凹槽内。
3.如权利要求1或2所述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其特征在于，所述螺栓的端部外固定设有螺栓保温层。
4.如权利要求3所述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其特征在于，所述螺栓保温层为设有螺栓护套。
5.如权利要求4所述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其特征在于，所述螺栓护套厚度为2 6mm。
6.如权利要求3所述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其特征在于，所述螺栓端部与螺栓保温层配合的面上设有螺栓凹槽，所述螺栓保温层内周面上设有与所述螺栓凹槽相配合的凸块，所述凸块卡入所述螺栓凹槽。
7.如权利要求3所述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其特征在于，所述螺栓保温层采用炭毡加工而成。
8.如权利要求1所述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其特征在于，所述电极保温层采用炭毡加工而成
9.如权利要求1所述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其特征在于，所述的电极保温层厚度为10 40mm。
10.如权利要求1所述一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，其特征在于，所述石墨护套厚度为15 35mm。
全文摘要
本发明涉及一种单晶硅生长炉用石墨/炭毡复合电极，包括电极、加热器、螺栓、电极外的石墨护套，所述的电极与石墨护套之间增设了一层电极保温层，由于电极与石墨护套之间固定设有电极保温层，增加了晶体炉内与电极之间的热阻，从而降低了功耗，其节能效果可达10kW以上，解决了晶体炉中加热器电极损耗能量过大的问题，且该设计思想可以用于多晶硅及蓝宝石等多种晶体生长的电极上。
文档编号C30B35/00GK102400232SQ20111036077
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者张锦根, 王禄宝, 袁志钟 申请人:镇江环太硅科技有限公司