[发明专利]一种单晶炉热场结构

说明书

技术领域：

本发明涉及半导体及太阳能生产技术领域，尤其涉及一种用于采用直拉法形成单晶硅的单晶炉热场结构。

背景技术：

随着太阳能光伏行业的飞速发展，对光伏组件的质量及成本提出了更高要求，光伏组件50％以上的成本消耗于铸锭和晶片的生产中。直拉单晶制造法(Czochralski，CZ法)是用于半导体和太阳电池单晶硅的主要生长方法，该方法通常采用两种方式来降低成本：一，降低加热器的功耗；二，提高拉晶速度，这两种方式中，提高拉晶速度的方法更有效，较高的拉晶速度，不仅能够缩短晶体生长时间，提高生产效率，还能够节省功耗。但是，简单地提高拉晶速度，会带来晶体质量的下降；拉晶速度过快甚至可能产生多晶缺陷。因此，在提高拉晶速度的同时，必须对晶体生长系统的热场进行优化，以保证生长出质量合格的晶体。

单晶炉是一种在惰性气体环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。对于光伏产业广泛使用的单晶炉，目前通常采用改变热屏的形状及尺寸的技术来降低能耗，从而降低生产成本。然而，该技术却存在以下缺陷：对单晶炉的热屏进行改造和实验的工艺难度大，且成本昂贵，因此该技术不利于大规模的推广应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种单晶炉热场结构，以在保证晶体质量和生产效率的前提下，采用便于实施且成本较低的方案降低单晶拉制中的能耗，从而通过降低单晶炉功率，实现降低单晶拉制成本。

本发明实施例提供了如下技术方案：

一种单晶炉热场结构，

所述单晶炉侧壁上部的保温层厚度为60毫米至200毫米；

所述单晶炉的炉底保温层厚度为100毫米至400毫米。

优选的，

所述炉底保温层中包括石墨材料。

优选的，

所述炉底保温层中包括软毡。

优选的，

所述炉底保温层中包括硬毡。

优选的，

所述炉底保温层中包括石墨材料、软毡和硬毡。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的技术方案中，所公开的单晶炉热场结构通过增加侧壁和炉底保温层的厚度，相对比于现有技术中的单晶炉热场结构，可以减少单晶拉制过程中的热量散失，从而能够降低能耗，该方案无需改动成本昂贵的热屏，可以在保证晶体质量和生产效率的前提下，可以降低单晶炉功率5％至20％，因此能够有效的降低单晶拉制成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种单晶炉的结构示意图；

图2为本发明实施例一单晶炉的一种结果示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中采用改变热屏的形状及尺寸的技术来降低单晶拉制中的能耗，从而降低生产成本。然而，现有技术却存在以下缺陷对单晶炉的热屏进行改造和实验的工艺难度大，且成本昂贵，因此该技术不利于大规模的推广应用。

如图1所示，为现有技术中的一种单晶炉热场结构的结构示意图，该单晶炉保温筒侧壁的保温层厚度是由上到下逐渐增加，厚度为50mm至100mm不等；底部保温层厚度为50mm至100mm不等。经发明人研究发现，通过加厚单晶炉保温层的厚度，可以减少单晶拉制过程中的热量散失，从而能够降低能耗，通过降低单晶炉功率，实现降低单晶拉制成本。

基于上述研究的基础上，本发明实施例提供了一种单晶炉热场结构。

所述单晶炉侧壁上部的保温层厚度为60毫米至200毫米；

所述单晶炉的炉底保温层厚度为100毫米至400毫米。

本实施例提供的单晶炉热场结构通过增加侧壁和炉底保温层的厚度，相对比于现有技术中的单晶炉热场结构，可以减少单晶拉制过程中的热量散失，从而能够降低能耗，该方案无需改动成本昂贵的热屏，可以在保证晶体质量和生产效率的前提下，可以降低单晶炉功率5％至20％，因此能够有效的降低单晶拉制成本。

此外，本发明实施例所提供的技术方案，可以通过计算机数值模拟方案，快速且经济地再现各种晶体生长过程，根据对拉制速度和晶体质量的要求，对保温层厚度进行优化。