阅读说明：本技术 直拉单晶用热屏装置及单晶硅生产设备 (Heat shield device for pulling single crystal and single crystal silicon production equipment ) 是由 杨敏 白喜军 *** 张亮桢 于 2019-03-08 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种直拉单晶用热屏装置及单晶硅生产设备,所述直拉单晶用热屏装置包括：内屏,用于围绕单晶设置；外屏,同轴设置于所述内屏远离所述单晶的一侧；以及导流通道,嵌设于所述内屏与所述外屏之间,所述导流通道用于引入工作气体。本发明实施例可以提高单晶的生长速度,以及,提高单晶硅的产量和生产效率。(The invention provides a heat shield device for pulling a single crystal and production equipment of the single crystal, wherein the heat shield device for pulling the single crystal comprises: an inner screen for being disposed around the single crystal; the outer screen is coaxially arranged on one side of the inner screen, which is far away from the single crystal; and the flow guide channel is embedded between the inner screen and the outer screen and is used for introducing working gas. The embodiment of the invention can improve the growth speed of the single crystal and the yield and the production efficiency of the single crystal silicon.)

直拉单晶用热屏装置及单晶硅生产设备

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，特别是涉及直拉单晶用热屏装置及单晶硅生产设备。

背景技术

随着光伏技术的发展，单晶硅的使用也越来越广泛。例如，利用单晶硅制成的硅片作为电池片的主要组成结构，随着光伏装机容量的增加，单晶硅硅片的使用也越来越广泛。

现有的技术中，往往采用单晶炉等单晶硅生产设备生产单晶硅，其具体的生产方法如下：自单晶炉的顶部通入氩气等惰性气体，将坩埚内的硅原料加热成熔融硅，再从该熔融硅的液面，即，晶体生长液面，生长拉制成单晶硅棒。在拉制单晶硅的过程中，工作气体从上至下导入石英坩埚内的熔融硅表面。

然而，将工作气体从上至下导入坩埚内的过程中，工作气体很容易将单晶炉的内壁上的杂质，或者单晶炉内的导流筒等其他热场部件上的杂质冲入单晶生长气氛中，可能破坏单晶硅的晶格生长秩序，严重地会导致单晶硅棒断棱，从而影响单晶硅的产量和生产效率。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的直拉单晶用热屏装置及单晶硅生产设备。

为了解决上述问题，一方面，本发明公开了一种直拉单晶用热屏装置，包括：

内屏，用于围绕单晶设置；

外屏，同轴设置于所述内屏远离所述单晶的一侧；以及

导流通道，嵌设于所述内屏与所述外屏之间，所述导流通道用于引入工作气体。

可选地，所述导流通道包括多个导气管，所述多个导气管在远离所述单晶的一侧围绕所述内屏的中心轴线等角度分布。

可选地，所述多个导气管均与所述内屏相贴合接触。

可选地，所述导气管包括：管壁以及位于所述管壁内的导气通道，引入的所述工作气体流经所述导气通道。

可选地，所述管壁包括第一子管壁、第二子管壁、以及设置于所述第一子管壁和所述第二子管壁之间的冷却夹层。

可选地，所述导流通道还包括与所述多个导气管相连通的多个出气口，所述多个出气口均与单晶生长液面相对，且围绕所述内屏的中心轴线等角度分布。

可选地，所述导流通道还包括与所述多个导气管相连接的出气管，所述多个出气口均开设于所述出气管。

可选地，所述出气管与所述内屏同轴设置，且在所述内屏的中心轴向上、所述出气管相较于所述内屏和/或外屏更靠近所述晶体生长液面。

另一方面，本发明还公开了一种单晶硅生产设备，包括：

坩埚，用于容置晶体生长熔液；以及

上述直拉单晶用热屏装置，所述直拉单晶用热屏装置与所述坩埚同轴设置。

可选地，所述单晶硅生产设备还包括供气机构，所述供气机构与所述直拉单晶用热屏装置的导流通道相连接。

本发明包括以下优点：

本发明实施例中，由于所述导流通道内嵌于所述内屏和所述外屏之间，所述导流通道可以用于引入工作气体，这样，在采用直拉单晶法拉制单晶硅的过程中，所述导流通道可以将所述工作气体导入单晶生长液面，迅速带走单晶结晶时产生的结晶潜热，增大纵向温度梯度，提高单晶的生长速度。而且，由于所述导流通道内嵌于所述内屏和所述外屏之间，这样，可以避免所述工作气体将所述内屏上的杂质冲入单晶生产气氛中影响到单晶的晶格生长秩序，进而，可以进一步提高单晶硅的产量和生产效率。

附图说明

图1是本发明的一种直拉单晶用热屏装置的结构示意图；

图2是本发明的一种导气管的结构示意图；

图3是本发明的一种出气管的结构示意图；

图4是本发明的一种单晶生产设备的结构示意图；

10-内屏，11-外屏，12-导流通道，121-导气管，122-管壁，1221-第一子管壁，1222-第二子管壁，1223-冷却夹层，123-导气通道，124-出气管，1241-出气孔，40-坩埚，401-晶体生长溶液，402-单晶，41-直拉单晶用热屏装置。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

参照图1，示出了本发明的一种直拉单晶用热屏装置的结构示意图，具体可以包括：

内屏10，用于围绕单晶设置；

外屏11，同轴设置于内屏10远离所述单晶的一侧；以及

导流通道12，嵌设于内屏10与外屏11之间，导流通道12可以用于引入工作气体。

在实际应用中，所述工作气体可以为氩气等惰性气体，所述单晶可以为采用直拉单晶法拉制的单晶硅棒等单晶硅产品。

本发明实施例中，由于导流通道12内嵌于内屏10和外屏11之间，导流通道12可以用于引入工作气体，这样，在采用直拉单晶法拉制单晶硅的过程中，导流通道12可以将所述工作气体导入单晶生长液面，迅速带走单晶结晶时产生的结晶潜热，增大纵向温度梯度，提高单晶的生长速度。而且，由于导流通道12内嵌于内屏10和外屏11之间，这样，可以避免所述工作气体将内屏11上的杂质冲入单晶生产气氛中影响到单晶的晶格生长秩序，进而，可以进一步提高单晶硅的产量和生产效率。

在本发明的一种可选实施例中，导流通道12可以包括多个导气管121，多个导气管121在远离所述单晶的一侧围绕内屏10的中心轴线等角度分布。在实际应用中，在多个导气管121在远离所述单晶的一侧围绕内屏10的中心轴线等角度分布的情况下，可以将所述工作气体均匀的导入单晶生产设备内，提高所述工作气体在所述单晶硅生产设备内的分布均匀性，并提高所述单晶的受热均匀性。

可以理解的是，图1中仅示出了导流通道12包括两个导气管121的情况，而在实际应用中，导流通道12内的导气管121的数量还可以为其他的值，例如：3个、5个或者6个等，本发明实施例对于导气管121的数量可以不做具体限定。

优选的，导气管121可以靠近内屏10设置，以使得导气管121可以将所述工作气体导入距离所述单晶较近的位置，提高所述工作气体对于所述单晶的散热效果。具体地，多个导气管121可以均与内屏10相贴合接触，以将导气管121固定于内屏10上。

在实际应用中，由于导气管121与内屏10接触连接，而内屏10的温度又较高，因此，为了提高导气管121的耐热性，以提高导气管121的使用寿命，导气管121的材质可以为不锈钢。具体地，由于不锈钢具有较好的耐热性、耐腐蚀性，以及较好的加工性能，因此，在导气管121的材质为不锈钢的情况下，导气管121相应具有较好的耐热性、耐腐蚀性，以及较好的加工性能。

可以理解的是，在实际应用中，导气管121还可以采用耐高温工程塑料、耐高温无机材料等其他材料制成，本发明实施例对于导气管121的具体材质可以不做限定。

参照图2，示出了本发明的一种导气管的结构示意图，如图2所示，所述导气管可以包括：管壁122以及位于管壁122内的导气通道123，引入的所述工作气体流经导气通道123。

本发明实施例中，管壁122可以包括第一子管壁1221、第二子管壁1222、以及设置于第一子管壁1221和第二子管壁1222之间的冷却夹层1223，在实际应用中，冷却夹层1223可以用于通入循环的冷却水，以降低导气管121的温度，提高导气管121的使用寿命。

在本发明的另一种可选实施例中，导流通道12还可以包括与多个导气管121相连通的多个出气口，所述多个出气口均与单晶生长液面相对，且围绕所述内屏的中心轴线等角度分布。在实际应用中，由于多个出气口均与单晶生长液面相对，且围绕所述内屏的中心轴线等角度分布，可以将导流通道12内的工作气体均匀的导入所述单晶生长液面，提高所述工作气体在所述单晶生长液面内的分布均匀性，并提高所述单晶生长液面的受热均匀性。

在实际应用中，可以在多个导气管121中，每一个导气管121上设置一个所述出气孔，并使得每个所述出气孔均与单晶生长液面相对。

在本发明的再一种可选实施例中，导流通道12还可以包括与多个导气管121相连接的出气管124，所述多个出气口均开设于出气管124。

参照图3，示出了本发明的一种出气管的结构示意图，如图3所示，出所述出气管124上设置有多个出气孔1241。

如图3所示，多个出气孔1241可以在出气管124上均匀分布，以将出气管124内的工作气体均匀的导入所述单晶生长液面，提高所述工作气体在所述单晶生长液面内的分布均匀性，并提高所述单晶生长液面的受热均匀性。

可以理解的是，图3中仅示出了出气管124上设有8个出气孔1241的情况，而在实际应用中，出气管124上的出气孔1241的数量还可以为其他的值。例如，出气孔1241的数量还可以为6个、10个或者12个等。本发明实施例对于出气管124上的出气孔1241的具体数量可以不做限定。

本发明实施例中，出气管124与内屏10可以同轴设置，且在内屏10的中心轴向上、出气管124相较于内屏10和/或外屏11更靠近所述晶体生长液面。在实际应用中，由于出气管124相较于内屏10和/或外屏11更靠近所述晶体生长液面，出气管124可以直接将导流通道124内的所述工作将气体直接导向所述晶体生长液面，这样，一方面，可以迅速带走单晶结晶时产生的结晶潜热，增大纵向温度梯度，提高单晶的生长速度。而且，可以进一步避免所述工作气体将内屏11上的杂质冲入单晶生产气氛中影响到单晶的晶格生长秩序，进而，可以进一步提高单晶硅的产量和生产效率。

综上，本发明实施例所述的直拉单晶用热屏装置至少包括以下优点：

本发明实施例中，由于所述导流通道内嵌于所述内屏和所述外屏之间，所述导流通道可以用于引入工作气体，这样，在采用直拉单晶法拉制单晶硅的过程中，所述导流通道可以将所述工作气体导入单晶生长液面，迅速带走单晶结晶时产生的结晶潜热，增大纵向温度梯度，提高单晶的生长速度。而且，由于所述导流通道内嵌于所述内屏和所述外屏之间，这样，可以避免所述工作气体将所述内屏上的杂质冲入单晶生产气氛中影响到单晶的晶格生长秩序，进而，可以进一步提高单晶硅的产量和生产效率。

实施例二

参照图4，示出了本发明的一种单晶生产设备的结构示意图，如图4所示，所述单晶生产设备具体可以包括：坩埚40，坩埚40可以用于容置晶体生长熔液401；以及上述直拉单晶用热屏装置41，直拉单晶用热屏装置41与坩埚40同轴设置。

在实际应用中，由于直拉单晶用热屏装置41与坩埚40同轴设置，所述单晶硅生产设备在拉制单晶时单晶用热屏装置41上的导流通道可以将工作气体导入坩埚40内的单晶生长液面，迅速带走单晶402结晶时产生的结晶潜热，增大纵向温度梯度，提高单晶402的生长速度。而且，由于所述导流通道内嵌于所述内屏和所述外屏之间，这样，就可以避免所述工作气体将所述内屏上的杂质冲入单晶生产气氛中影响到单晶41的晶格生长秩序，进而，可以进一步提高单晶硅的产量和生产效率。

在实际应用中，所述单晶硅生产设备还可以包括供气机构(图中未示出)，所述供气机构与直拉单晶用热屏装置41的导流通道相连接。在实际应用中，所述供气机构可以用于向导流通道提供工作气体，所述供气结构与直拉单晶热屏装置41的导流通道连接，可以便于所述导流通道将所述供气机构内的工作气体引入所述单晶生产设备内。

本发明实施例提供的单晶硅生产设备中，由于直拉单晶用热屏装置40与坩埚40同轴设置，所述单晶硅生产设备在拉制单晶时单晶用热屏装置41上的导流通道可以将工作气体导入坩埚40内的单晶生长液面，迅速带走单晶402结晶时产生的结晶潜热，增大纵向温度梯度，提高单晶402的生长速度。而且，由于所述导流通道内嵌于所述内屏和所述外屏之间，这样，就可以避免所述工作气体将所述内屏上的杂质冲入单晶生产气氛中影响到单晶41的晶格生长秩序，进而，可以进一步提高单晶硅的产量和生产效率。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种直拉单晶用热屏装置及单晶硅生产设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。