[发明专利]一种用于提升单晶生长速度的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于提升单晶生长速度的装置，包括坩埚本体（1）、硅溶液（2）、导流筒（3）、水冷热屏（4）和单晶硅棒（5），水冷热屏（4）的主体内部设有循环管路（4a），循环管路（4a）的进口与进水管路（6）相连、出口与出水管路（7）相连；水冷热屏（4）的内表面设为散热面（4b），散热面（4b）上连接一组散热片（8），散热片（8）的宽度由上至下逐渐减小，散热片（8）的外侧（8a）与散热面（4b）相连、内侧（8b）正对着单晶硅棒（5）设置，且每个散热片（8）的内侧（8b）到单晶硅棒（5）的最短距离相同。本发明的优点是提高水冷热屏的散热效果，增强单晶硅棒生长速度，提升生产产量，节约成本。

技术领域

本发明涉及光伏业单晶生长制造技术领域，尤其涉及一种用于提升单晶生长速度的装置及方法。

背景技术

随着热场、坩埚进一步增大，投料量增加，但是对产量提升有限。在提升单晶硅棒生长拉速方面，最初在炉体喉口位置增加水冷套，单晶硅棒500mm长度以后进入，散热效果一般。在技术变革过程中，发明了水冷热屏，其位置在晶体生长界面以上50mm处，单晶硅棒等径后快速进入到水冷热屏中，散热效果进一步提升。在技术不断进步过程中，单晶硅棒冷却效果进一步提升，但热场固定后，水冷热屏大小固定，即内表面无增加的空间，此过程中通过内表面增加凹孔，可增加散热面积，但增加有限，同时清理难度增加，不利于长时间运行。

目前，行业通常使用水冷热屏来提升晶体生长速度，水冷热屏为316不锈钢材质，中间遍布水路，水冷热屏处在液面上方、导流筒中部，运行过程中，单晶硅棒经过水冷热屏，水冷屏吸收单晶硅棒热量通过水流动带走，对单晶硅棒起快速降温作用，通过纵向温度梯度变化实现晶体快速生长。

通用的水冷热屏为加高大口结构，部分用内部遍布小圆孔结构，实现受热面积增加效果。但是，这种水冷热屏依靠表面积大小吸收热量，即便表面开孔，单面积增加量是有限的，故而对生长拉速提升有限。

发明内容

本发明目的就是为了解决现有晶体生长速度受限的问题，提供了一种用于提升单晶生长速度的装置，提高水冷热屏的散热效果，增强单晶硅棒生长速度，提升生产产量，节约成本。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于提升单晶生长速度的装置，包括坩埚本体和设于坩埚本体内的硅溶液，坩埚本体的上方设有导流筒，导流筒内设有水冷热屏，单晶硅棒设于水冷热屏的轴线上且其正对着硅溶液的上方设置；

水冷热屏的主体内部设有循环管路，循环管路的进口与进水管路相连、出口与出水管路相连，以用于低温水换热降温；

水冷热屏的内表面设为散热面，散热面上连接一组散热片，散热片的宽度由上至下逐渐减小，散热片的外侧与散热面相连、内侧正对着单晶硅棒设置，且每个散热片的内侧到单晶硅棒的最短距离相同，以用于保证单晶硅棒上下端的散热效率相同。

进一步地，所述水冷热屏的主体为筒状结构，其横截面圆口大小由下至上依次减小，水冷热屏的主体结构与导流筒相互配合，且二者的轴线相互重合。

进一步地，所述循环管路为螺旋状，其以水冷热屏的轴线为中线绕着水冷热屏的主体盘旋设置。

进一步地，所述散热片为直角三角形结构，其斜边连接在水冷热屏的散热面上，且沿着散热面的母线设置，与斜边正对着的直角边正对着单晶硅棒设置，且与单晶硅棒的轴线相互平行设置。

为了进一步完成本发明的目的，还提供了一种用于提升单晶生长速度的方法，具体步骤如下，包括：

（1）单晶硅棒从硅溶液上表面开始生长，随着顶部提升装置卷丝轮旋转，结晶单晶硅棒逐步上升，由于单晶硅棒刚脱离液面，表面温度较高，单晶硅棒相比液面温度梯度较小，生长速度有限；

（2）低温水通过进水管路进入到水冷热屏内部，再经过循环管路从出水管路流出；