一种节能单晶炉制造技术

一种节能单晶炉，其包括炉体、设置在炉体内腔中的坩埚及环绕在坩埚周遭的加热线圈，所述炉体的内腔底配装有炉底压盘，炉底压盘上承载有的保温筒，所述的保温筒的外形与炉体内腔的形状相配，所述的保温筒的上沿连接到位于加热线圈上方水平设置的下环形托板，下环形托板与加热线圈之间留有一定间隙，所述的下环形托盘上承载有的缩径筒，所述的缩颈筒的内径小于保温筒的内径，缩颈筒的上表面配合有上环形托板，所述上环形托板的上表面紧贴炉体内顶壁，所述的缩径筒的外壁与炉体内壁之间围成一环形密闭通道，通过降低热能扩散，提高了电能的利用率，以实现结构简单，节能效果良好、成晶情况稳定，投入成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于单晶炉领域，具体涉及到一种节能单晶炉。
技术介绍
CZ法直拉硅单晶是目前生产单晶硅应用最广泛的技术，在直拉法工艺中将高纯度的多晶硅装进石英坩埚内，由负载高频波的环绕线圈或电流加热器来加热石英坩埚以使多晶硅熔化。然后把一特定晶向的硅单晶(称作籽晶)与熔融硅接触，硅在合适的温度下将顺着已知晶向的籽晶上硅原子的排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体。在结晶的同时将籽晶向上提升，当籽晶体长大至接近目标直径时，改变提升速度，使单晶体等径生长。直至大部分硅溶液都结晶成硅晶锭，只剩少量剩料，通过调整晶体的提升速度和溶液温度将晶体直径逐渐减小而形成一个尾形椎体，当椎体的尖足够小时，晶体就会和熔体分离，最后完成硅单晶生长的全过程。通过以上技术说明，晶体生长的整个过程需要电能不断消耗转换为热能来维持硅液向单晶转变，电能消耗的大小是影响生产成本成本高低的重要因素，尤其现在，单晶生产成本的高低直接影响光伏行业利润。但在单晶生产环节中，增加单晶炉保温系统降低电能消耗，是降低生产成本的必由之路。此新型实用通过改变热系统结构，降低单晶等径功率，实现单晶生产成本降低。目前所使用的单晶炉等径电能消耗每小时均在45kw左右，大型单晶炉(95型以上炉型)等径电能消耗达到70kw以上，巨大的电能消耗是造成单晶成本居高不下的重要因素，在不断提高产能且不影响单晶品质的情况下，如何通过改变单晶炉热系统结构降低单晶生产电能消耗，是降低生产成本重要途径之一。本技术通过改变单晶炉热系统内部结构，降低热能消耗，
技术实现思路
为克服上述所提及的现有的单晶炉耗能过高的问题，而提出了一种节能单晶炉，以降低单晶炉能耗。提供的技术方案为：一种节能单晶炉，其包括炉体、设置在炉体内腔中的坩埚及环绕在坩埚周遭的加热线圈，所述炉体的内腔底配装有炉底压盘，炉底压盘上承载有的保温筒，所述的保温筒的外形与炉体内腔的形状相配，所述的保温筒的上沿连接到位于加热线圈上方水平设置的下环形托盘，下环形托盘与加热线圈之间留有一定间隙，所述的下环形托盘上承载有的缩径筒，所述的缩径筒的内径小于保温筒的内径，缩径筒的上表面配合有上环形托板，所述上环形托板的上表面紧贴炉体内顶壁，所述的缩径筒的外壁与炉体内壁之间围成一环形密闭通道。进一步的，所述的下环形托盘位于加热线圈上方50-100mm。进一步的，还包括封气筒，封气筒的下表面与保温筒的上表面相对接，封气筒的上表面连接到上环形托板的下表面。进一步的，其特征在于：所述的环形密闭通道内填充有高纯保温毡。进一步的，所述上环形托板的上表面紧贴炉体顶壁，上环形托板的内径大于炉体开口的口径，上环形托板上还搭接有导流筒。进一步的，所述的炉体的顶端还设有碳纤维封板。进一步的，所述炉底压盘、保温筒、下环形托盘、缩径筒、上环形托板皆为高纯细石墨材质。本技术根据增强单晶炉热系统保温效果，减少热能消耗，降低晶体生长功率，具有以下优点：通过改造炉底压盘，将方孔做成圆孔，减缓下成型老化速度，有效的提高了炉底成型毡使用寿命，降低热能消耗。石墨导热性极强，通过去除原有的石墨托盘增加保温筒及封气筒减少热传导，降低电能消耗。加热器以上50-100mm通过下环形托盘改变单晶热系统改变单晶炉横纵向梯度，缩小单晶炉内空间，并在下环形托盘出设置保温毡，牢牢锁住热能最集中处的热量，保证炉内温差均等无扩散，降低了电能，故降低单晶生长电能消耗。设计新型下盖板，改变下盖板以上保温结构提高热系统整体保温，降低单晶炉热能消耗。本技术热系统改造具有简单，节能效果良好、成晶情况稳定，投入成本低等优点。附图说明图1为本技术结构示意图；图中的附图标记为：炉底压盘—1、保温筒—2、下环形托盘—3、缩径筒—4、上环形托板—5、封气筒—6、导流筒—7、碳纤维封板—8；具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步详细说明：如图1所示，提供了一种节能单晶炉，其包括炉体，炉体包括炉身及在炉体顶端盖有的盖板，该盖板中央开有入料口，于炉体炉体内腔中设有坩埚，在坩埚周遭的还设有加热线圈，所述的加热线圈环绕坩埚设置，，所述炉体的内腔底配装有炉底压盘1，炉底压盘1上承载有的保温筒2，所述的保温筒2的外形与炉体内腔的形状相配，所述的保温筒2的上表面与封气筒6下表面相对接，所述的封气筒6的上表面高于加热线圈的上表面，封气筒6的上表面承载有水平设置的上环形托板5，下环形托盘3与加热线圈之间留有一定间隙，具体的为，所述的下环形托盘3位于加热线圈上方50-100mm，所述的下环形托盘3为中央带有内径小于封气筒6内径的通透圆口的环形的支撑板，且下环形托盘3的外径与封气筒6的外径刚好相等，所述的下环形托盘3承载有的缩径筒4，所述的缩径筒4的内径小于保温筒2的内径，且缩口筒4的内径与下环形托盘3的内径相等，缩径筒4的上表面配合有上环形托板5，所述上环形托板5的上表面紧贴炉体盖板的下表面，即上环形托板5的上表面紧贴盖板的下表面，且上环形托板5内径大于盖板入料口的口径，于上环形托板5超出盖板部分区域搭接有导流筒，所述的盖板和导流筒皆进行了加厚处理，所述的盖板的上表面还设有碳纤维封板8，所述的缩径筒4的外壁与炉体内壁之间围成一环形密闭通道，所述的环形密闭通道内填充有高纯保温毡。与电极相对应的在炉底压盘上开有圆形通孔。所述炉底压盘1、保温筒2、下环形托盘3、缩径筒4、上环形托板5皆为高纯细石墨材质。所述的盖板的厚度不低于60mm。所述炉底压盘1的下表面、保温筒2的外表面、下环形托盘3的侧表面、缩径筒4的外表面、上环形托板5上表面皆包裹有碳素纤维保温毡，利用热导系数低的碳素纤维保温毡把热导系数较高的石墨热系统全部包裹，防止石墨件与单晶炉内壁直接接触造成热能流失。根据图1对本技术的使用过程进行详细阐述，首先多晶硅原料吊装送入坩埚内，启动加热线圈，加热线圈加热坩埚，同时因保温筒及封气筒热导系数较小温度流失量少，故单晶炉可以较快的达到预定温度，因缩径筒的内径又小于封气筒内径,故大大减少了单晶炉炉腔体积，在缩径筒外侧包裹的保温毡又能锁住温度，加厚的上盖板及碳纤维封板能够防止热能向上辐射，故本单晶炉的热场热能流失率低，可以高效节约电能，达到节能环保，提高能源利用率的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节能单晶炉，其特征在于：包括炉体、设置在炉体内腔中的坩埚及环绕在坩埚周遭的加热线圈，所述炉体的内腔底配装有炉底压盘(1)，炉底压盘(1)上承载有的保温筒(2)，所述的保温筒(2)的外形与炉体内腔的形状相配，所述的保温筒(2)的上沿连接到位于加热线圈上方水平设置的下环形托盘(3)，下环形托盘(3)与加热线圈之间留有一定间隙，所述的下环形托盘(3)上承载有的缩径筒(4)，所述的缩径筒(4)的内径小于保温筒(2)的内径，缩径筒(4)的上表面配合有上环形托板(5)，所述上环形托板(5)的上表面紧贴炉体内顶壁，所述的缩径筒(4)的外壁与炉体内壁之间围成一环形密闭通道。

【技术特征摘要】
1.一种节能单晶炉，其特征在于：包括炉体、设置在炉体内腔中的坩埚及环绕在坩埚周遭的加热线圈，所述炉体的内腔底配装有炉底压盘(1)，炉底压盘(1)上承载有的保温筒(2)，所述的保温筒(2)的外形与炉体内腔的形状相配，所述的保温筒(2)的上沿连接到位于加热线圈上方水平设置的下环形托盘(3)，下环形托盘(3)与加热线圈之间留有一定间隙，所述的下环形托盘(3)上承载有的缩径筒(4)，所述的缩径筒(4)的内径小于保温筒(2)的内径，缩径筒(4)的上表面配合有上环形托板(5)，所述上环形托板(5)的上表面紧贴炉体内顶壁，所述的缩径筒(4)的外壁与炉体内壁之间围成一环形密闭通道。
2.根据权利要求1所述的一种节能单晶炉，其特征在于：所述的下环形托盘(3)位于加热线圈上方50-100mm。
3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广哲，赵聚来，焦鹏，韩佳佳，李杰涛，
申请(专利权)人：宁晋晶兴电子材料有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13