一种硅晶体生长炉制造技术

本发明专利技术公开了一种硅晶体生长炉，包括：保温桶，所述保温桶为一端开放的腔体结构；坩埚，所述坩埚位于所述保温桶的腔体内；所述坩埚包括第一区域和位于第一区域的下方的第二区域；加热器，所述加热器位于所述坩埚的第一区域外壁的周围，且在所述保温桶的腔体内；隔热装置，所述隔热装置位于所述加热器下方，并位于所述坩埚的第二区域外壁的周围，由于隔热装置的作用，降低熔硅的对流强度，减少氧原子进入到拉制的单晶硅中，提高了单晶硅的品质。

【技术实现步骤摘要】
一种硅晶体生长炉
本专利技术涉及太阳能光伏
，特别涉及一种硅晶体生长炉。
技术介绍
太阳能光伏行业生长硅晶体主要采用切克劳斯基(Czochralski)法制造，俗称直拉单晶法。直拉单晶法是把原料硅块放入坩埚中，在真空条件及惰性气体的保护下，加热器发光发热使硅块在单晶炉内受热熔化，再将晶种进入溶液中，在合适的温度下，溶液中的硅原子会按照晶种的硅原子排列结构在固液界面形成结晶，成为单晶体，将晶种旋转提升，硅溶液周而复始形成结晶成为单晶硅棒。目前装载原料硅块的坩埚为石英坩埚，石英坩埚会和熔硅发生发应：Si+SiO2＝2SiO，其中99％以上生成的SiO会以气体的方式从熔硅液面挥发出去，少部分会溶解在熔硅中，以氧原子形态存在于熔硅中，坩埚壁附近氧溶度高的熔体最终通过溶度扩散和热对流形式传输到晶体生长界面，从而进入单晶硅中。单晶硅中过高的氧溶度会在热氧处理后形成氧沉淀，容易诱生位错、层错等二次缺陷的产生，影响电池的效率，同时在掺硼单晶中氧含量和衰减呈正比，所以降低晶体中的氧含量能提高电池的整体性能，获得高效率低衰减的高效电池。目前大部分采用的降氧方式就是缩短加热器的长度，只对应坩埚的上部，从而来减少加热器对坩埚下部的辐射影响，降低熔体的纵向温度梯度，达到降低晶体氧含量的效果。过度的缩短加热器，熔体的受热区域变小，固液界面下的熔体温度受非受热区域熔体的影响加大，温度波动更明显，晶体成晶率会有明显的降低。
技术实现思路
本公开针对硅晶体生长的过程中，过高的氧溶度引入会在热氧处理后形成氧沉淀，容易诱生位错、层错等二次缺陷，且现有技术中过度的缩短加热器，使熔体的受热区域变小，固液界面下的熔体温度受非受热区域熔体的影响加大，温度波动导致的晶体成晶率明显的降低的技术缺陷，提供一种硅晶体生长炉。为了实现上述目的，本公开提供如下技术方案，具体如下：一种硅晶体生长炉，包括：保温桶，所述保温桶为一端开放的腔体结构，用于生长炉工作过程中的保温；坩埚，所述坩埚位于所述保温桶1的腔体内；所述坩埚包括第一区域和位于第一区域的下方的第二区域；所述坩埚用来装载硅料；加热器，所述加热器位于所述坩埚的第一区域外壁的周围，且在所述保温桶的腔体内；所述加热器用来提供热源对所述坩埚的第一区域进行加热；隔热装置，所述隔热装置在所述保温桶的腔体内；位于所述加热器下方，并位于所述坩埚的第二区域外壁的周围，用于阻隔所述加热器的对坩埚的第二区域的热辐射。可选的，所述坩埚的第一区域对应所述坩埚的顶端至所述坩埚总高度的1/10到9/10的位置。可选的，所述隔热装置上边沿与所述加热器下边沿相距大于3mm。可选的，所述隔热装置的内壁与所述坩埚的外壁间隔设置，用于坩埚自由的上下移动及旋转。可选的，所述隔热装置的内壁与所述坩埚的外壁间隔距离不小于3mm。可选的，所述隔热装置至少包括两个沟槽，所述加热器底部设有加热器腿，所述加热器腿用于支撑所述加热器，并且所述加热器腿延所述隔热装置的沟槽向下延伸到所述生长炉的底部。可选的，所述隔热装置为环状腔体结构，分别包括上隔热板和下隔热板(组成的环状腔体的上下盖板，内隔热挡板(和外隔热板为分别与上下盖板相连接的环状腔体的内壁和外壁，以及形成环状腔体内腔的隔热板保温层，所述坩埚的第二区域外壁与所述外隔热挡板(形成的环状腔体内壁相对。可选的，所述上隔热板固定连接在所述保温筒的内壁上，所述下隔热板位于所述上隔热板的下方与所述保温桶的内壁固定连接。可选的，所述隔热板保温层包括隔热板保温毡。可选的，所述沟槽为在外隔热挡板上设置的，向内隔热挡板方向凹入的沟槽结构，所述加热器腿嵌入所述沟槽。与现有技术相比，本公开具有以下有益效果：通过在直拉单晶炉的坩埚外壁分别设置加热器和隔热装置，加热器针对第一区域重点加热，加热区域更集中，从而降低加热功率，而在第一区域下部，由于隔热装置的作用，热辐射减弱，这样保证固液界面温度的同时，降低熔融态硅在坩埚中第一区域下部的对流；同时，虽然石英坩埚和熔硅存在着的这种化学发应：Si+SiO2＝2SiO，所生成的SiO中的氧原子虽然还存在于熔硅中，但由于本公开的这种加热器和隔热装置的作用，减小了熔融硅的对流，使得熔融态的硅在坩埚中纵向温度降低，降低了坩埚壁附近的上述化学反应速率，产生的SiO大量减少，进而使熔硅中氧原子减少，同时，在坩埚底部不结晶的前提下，尽可能的保持坩埚底部温度最低时，在常态重力的条件下坩埚底部附近熔融硅的对流最弱。使得氧原子的移动减弱，最终，在坩埚内壁附近的氧产出总量减少，且对流降低，使进入到拉晶生长界面附近的氧原子降低，从而使得拉制出的晶体硅具有极低的氧含量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1：一种硅晶体生长炉剖面示意图；图2a：一种硅晶体生长炉的隔热装置俯视示意图；图2b：在图2a的α-α面的剖面示意图；图3：硅晶体生长炉熔硅工艺温度曲线对比图。附图标记：1-保温桶；2-坩埚；3-加热器；4-隔热装置；5-加热器腿；401-下隔热板；402-上隔热板；403-外隔热挡板；404-内隔热挡板；405-隔热板保温层。具体实施方式下面结合具体实施方式和实施例对本公开进一步描述，以便理解本公开的技术方案。在一些实施例中，公开了一种硅晶体生长炉，如图1所示，包括：保温桶1，所述保温桶1为一端开放的腔体结构，如圆桶型，上端敞口以便硅料通过上端的敞口装入硅晶生长炉中，保温桶1在硅晶生长炉工作过程中用于保温；坩埚2，所述坩埚2位于所述保温桶1的腔体内；所述坩埚2包括第一区域和位于第一区域的下方的第二区域；所述坩埚2用来装载硅料；加热器3，所述加热器3位于所述坩埚2的第一区域外壁的周围，且在所述保温桶1的腔体内；所述加热器3用来提供热源对所述坩埚2的第一区域进行加热；隔热装置4，所述隔热装置4在所述保温桶1的腔体内，位于所述加热器3下方，并位于所述坩埚2的第二区域外壁的周围，用于阻隔所述加热器3的对坩埚1的第二区域的热辐射；第一区域和第二区域根据加热器3和隔热装置4所包围的坩埚外壁所对应的加热区域进行划分，也就是说，根据技术人员的操作，预定的区域。当加热器包围的坩埚外壁面积较小时，所对应的第一区域也较小，当加热器包围的坩埚外壁面积较大时，所对应的第一区域也较大，同样，隔热装置根据坩埚外壁加热器未被包围的区域进行相应的设置，形成第二区域。具体的，通过在硅晶体生长炉的坩埚外壁分别设置加热器和隔热装置，使得坩埚中熔融的硅(即，熔硅)在加热器加热的第一区域进行主要加热，而在第一区域下部，由于隔热装置的作用，热辐射减弱，形成熔融态的硅也就主要在坩埚的第一区域中产生的对流，这样降低熔融态硅在坩埚中其它区域的对流；同时，虽然石英坩埚和熔硅存在着的这种化学发应：Si+SiO2＝2SiO，所生成的SiO中的氧原子虽然还存在于熔硅中，但由于本公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅晶体生长炉，其特征在于，包括：/n保温桶(1)，所述保温桶(1)为一端开放的腔体结构；/n坩埚(2)，所述坩埚(2)位于所述保温桶(1)的腔体内；所述坩埚(2)包括第一区域和位于第一区域的下方的第二区域/n加热器(3)，所述加热器(3)位于所述坩埚(2)的第一区域外壁的周围，且在所述保温桶(1)的腔体内；/n隔热装置(4)，所述隔热装置(4)在所述保温桶(1)的腔体内，位于所述加热器(3)下方，并位于所述坩埚(2)的第二区域外壁的周围。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅晶体生长炉，其特征在于，包括：
保温桶(1)，所述保温桶(1)为一端开放的腔体结构；
坩埚(2)，所述坩埚(2)位于所述保温桶(1)的腔体内；所述坩埚(2)包括第一区域和位于第一区域的下方的第二区域
加热器(3)，所述加热器(3)位于所述坩埚(2)的第一区域外壁的周围，且在所述保温桶(1)的腔体内；
隔热装置(4)，所述隔热装置(4)在所述保温桶(1)的腔体内，位于所述加热器(3)下方，并位于所述坩埚(2)的第二区域外壁的周围。


2.根据权利要求1所述硅晶体生长炉，其特征在于：所述坩埚(2)的第一区域对应所述坩埚的顶端至所述坩埚总高度的1/10到9/10的位置。


3.根据权利要求1所述硅晶体生长炉，其特征在于：所述隔热装置(4)上边沿与所述加热器(3)下边沿相距大于3mm。


4.根据权利要求1所述硅晶体生长炉，其特征在于：所述隔热装置(4)的内壁与所述坩埚(2)的外壁间隔设置，用于坩埚(2)自由的上下移动及旋转。


5.根据权利要求4所述硅晶体生长炉，其特征在于：所述隔热装置(4)的内壁与所述坩埚(2)的外壁间隔距离不小于3mm。


6.根据权利要求1所述硅晶体生长炉，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄旭光，焦鹏，王玉龙，
申请(专利权)人：晶澳太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13