[发明专利]一种单晶炉热场及单晶炉

说明书

本发明提供了一种单晶炉热场及单晶炉，涉及太阳能光伏技术领域。其中，单晶炉热场包括保温组件、坩埚件、感应线圈和升降机构，感应线圈用于产生交变磁场，使坩埚件产生涡流，以使坩埚件产生热量，对坩埚件内的原料进行加热，升降机构用于驱动坩埚件升降。通过感应线圈对坩埚进行加热，可以减少加热过程中的热量损失，提高加热效率。同时可以通过调节感应线圈的电流，快速准确的控制热场内的温度。进一步的，通过升降机构的设置，可以控制感应线圈产生的交变磁场的位置，以控制热场内不同位置处的交变磁场的强度，进而准确控制热场内的温度梯度。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别是涉及一种单晶炉热场及单晶炉。

背景技术

目前主要采用直拉法、在单晶炉中生产单晶硅。单晶炉内设置坩埚和支撑坩埚的埚帮。在单晶硅的生产过程中，先将多晶硅原料容置在坩埚内，通过埚帮外侧的加热器加热多晶硅原料以形成熔体后，将籽晶插入熔体依次经过引晶、放肩、转肩、等径和收尾等工序，拉制得到单晶硅棒。在该坩埚及加热器的外围，设置有保温组件，以减少热量损失。通常将包括该保温组件及其内侧的各部件，统称为热场。

在单晶拉制过程的各个工序中，均需要控制热场内的温度，以达到预设的工艺需求。现有技术的单晶炉热场，主要采用石墨加热器产生热量，石墨加热器主要通过热辐射的方式对多晶硅原料进行加热，热传递效率低，传递过程中的热量损失较大。并且，随着单晶制造日益朝着大尺寸、大热场的方向发展，传统的石墨加热器固设在保温组件内侧、辐射式地向埚帮及坩埚内的多晶硅原料传递热量，逐渐难以适应大热场在精准控温以及快速升温/降温等方面的要求。

发明内容

本发明提供一种单晶炉热场及单晶炉，旨在解决单晶炉中石墨加热器的热传递效率低，热量损失较大，且无法准确、快速控制热场内的温度等问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种单晶炉热场，应用于单晶炉，所述热场包括保温组件和坩埚件，所述坩埚件用于容置原料，所述保温组件位于所述坩埚件外侧，所述热场还包括：感应线圈和升降机构；

所述感应线圈套设在所述保温组件远离所述坩埚件的一侧，所述感应线圈用于产生交变磁场，通过所述交变磁场使所述坩埚件产生涡流，以加热所述坩埚件；

所述升降机构与所述感应线圈相连接，用于驱动所述感应线圈升降。

可选的，所述感应线圈包括由空心导线沿所述保温组件的周向绕设而成的线圈结构。

可选的，所述空心导线的横截面为矩形，所述空心导线的矩形横截面中的第一边和第二边与所述感应线圈的轴线平行。

可选的，所述空心导线的空心内部构成冷却腔室，所述空心导线的两端分别与冷却机构连接，以使所述冷却机构中的冷却介质在所述冷却腔室和所述冷却机构之间循环，对所述感应线圈进行降温。

可选的，所述冷却介质为液态惰性气体。

可选的，所述感应线圈还包括：承载环件和多个支撑件，所述承载环件套设在所述保温组件远离所述坩埚件的一侧，所述升降机构设置在所述承载环件的底部，所述承载环件与所述升降机构相连接，所述承载环件远离所述升降机构的一端与所述感应线圈连接，以承载所述感应线圈；

所述多个支撑件沿所述感应线圈的周向间隔设置，所述支撑件的一端与所述承载环件固定连接，以将所述感应线圈固定在所述承载环件上。

可选的，所述承载环件和支撑件由钼、钨或碳碳复合材料制成。

可选的，所述坩埚件包括埚帮和坩埚，所述坩埚位于所述埚帮内，所述埚帮用于在所述交变磁场的作用下产生涡流，对所述坩埚进行加热，所述埚帮为多层复合结构。

可选的，还包括：电磁屏蔽层，所述电磁屏蔽层环绕所述感应线圈，设置在所述感应线圈远离所述保温组件的一侧。