一种使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，涉及人工晶体制备领域，本发明专利技术通过在坩埚（9）的上方设置硅芯成型机构（4），在硅芯成型机构的上方设置籽晶夹头（2），通过在硅芯成型机构上设置多个拉制孔（406），并通过冷却介质对硅芯成型机构底面以上的空间冷却形成低温区，即形成下高上低的温度梯度，同时还可以实现降低硅芯成型机构底面硅料融液的温度，增加硅料融液的粘稠度，利于硅料融液跟随籽晶结晶，可以对硅芯（13）进行冷却，进而提高硅芯的拉制速度及降低拉制硅芯的椭圆度，本发明专利技术在实现多根硅芯同时拉制的同时还可以提高硅芯的拉制速度，有效的避免了碎硅料的资源浪费，适合大范围的推广和应用。推广和应用。推广和应用。
【技术实现步骤摘要】
一种使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置
[0001]
[0002]本专利技术涉及人工晶体制备领域，尤其涉及一种同时拉制多根硅芯的装置，具体涉及一种使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置。
技术介绍
[0003]已知的，随着信息技术和光伏产业的飞速发展及相关政策的利好，全球对多/单晶硅的需求增长迅猛，市场供不应求。受此影响，作为太阳能电池主要原料的多/单晶硅价格快速上涨，国内很多企业均在扩产。
[0004]多/单晶硅在整个生产过程中，硅芯的使用量非常大，现有的硅芯大多是通过区熔的方式制备获得的（主要通过高频线圈、籽晶夹头来完成拉制过程），其工作原理如下：工作时通过给高频线圈通入高频电流，高频感应加热，使高频线圈产生电流对原料棒产生磁力线，加热后的原料棒上端头形成融化区，然后将籽晶插入融化区，当籽晶的端头与原料棒的融区融为一体后，慢慢提升籽晶，融化后的原料融液就会跟随籽晶上升，形成一个新的柱形晶体，这个新的柱形晶体便是硅芯的制成品。
[0005]在实际生产过程中，发现硅芯制备过程中出现的余料，不小心折断的硅芯，多/单晶硅生产企业在还原、切割、磨抛等工艺阶段产生的碎料等处理非常繁琐，很多企业为了图省事，直接将上述碎料丢弃或者长期堆放在仓库中，还有一些企业将上述碎料进行回收，通过直拉炉拉制成硅棒，然后使用硅棒再拉制成硅芯，这样不仅增加了硅芯拉制的成本，还造成了较大的资源浪费等，那么如何将碎硅料进行再利用就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
[0006]专利技术人通过检索发现， 中国专利技术专利，专利号为200910064106.7，申请日为2009年1月20日，专利名称为一种晶体碎料拉制硅芯及实施该方法的一种装置，该专利中给出了一种使用晶体碎料拉制硅芯的装置及方法，该专利虽说可以利用碎硅料拉制硅芯，但拉制出硅芯的椭圆度稍大，即良率稍低等。
技术实现思路
[0007]为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术提供了一种使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，本专利技术通过在坩埚的上方设置硅芯成型机构，在硅芯成型机构的上方设置籽晶夹头，硅芯成型机构使温度形成下高上低的温度梯度，降低硅芯成型机构底面硅料融液的温度，增加硅料融液的粘稠度，利于硅料融液跟随籽晶结晶等，进而实现多根硅芯的同时拉制。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，包括炉室、上提拉机构、硅芯成型机构、加热器和坩埚，在所述炉室的下部设有坩埚，在所述坩埚的外围设置加热器，或在坩埚的底部设置板状加热器，或在坩埚的外围及底部分别设置加热器和板状加热器，在坩埚开
口端的上方设有硅芯成型机构，所述硅芯成型机构的下端面处于坩埚开口端的上部且靠近坩埚内的硅料融液，在所述硅芯成型机构的上方设有籽晶夹头，所述籽晶夹头中的夹持件上夹持有籽晶形成所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置。
[0009]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述硅芯成型机构的下端面距离硅料融液液面的距离为1～50mm。
[0010]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述硅芯成型机构的第一结构为硅芯成型机构包括冷却介质出管、冷却介质入管和冷却块，所述冷却介质出管和冷却介质入管至少设置一组，在每组冷却介质出管与冷却介质入管的下端头分别连接冷却块，所述冷却块的上面设有贯通至冷却块下面的拉制孔，在拉制孔外围的冷却块上设有密闭的介质通道，所述介质通道的进口和出口分别连接冷却介质入管和冷却介质出管。
[0011]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述硅芯成型机构的第二结构为硅芯成型机构包括冷却屏主体、冷却介质出管、空腔盘和冷却介质入管，在所述冷却屏主体的下端设有空腔盘，所述冷却屏主体上的腔体与空腔盘上的冷却介质通道连通形成冷却介质通路，所述冷却介质通路分别连接冷却介质出管和冷却介质入管，在空腔盘的中部设有观察孔或拉制孔，在观察孔或拉制孔的外围设置至少一个拉制孔，所述拉制孔设置为多个时，多个拉制孔环绕观察孔设置，或多个拉制孔为中间设置一个，另外几个环绕设置。
[0012]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述硅芯成型机构的第三结构为硅芯成型机构包括冷却介质出管、冷却介质入管和空腔盘，所述冷却介质出管与冷却介质入管的下端头连接空腔盘，所述空腔盘上的冷却介质通道与冷却介质出管和冷却介质入管连通组成冷却介质通路，在空腔盘的中部设有观察孔或拉制孔，在观察孔或拉制孔的外围设置至少一个拉制孔，所述拉制孔设置为多个时，多个拉制孔环绕观察孔设置，或多个拉制孔为中间设置一个，另外几个环绕设置。
[0013]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述空腔盘包括上板、连接柱和下板，在所述下板的上方设有上板，在上板上面的中部设有贯通至下板下面的观察孔，由下板、上板和观察孔形成的空腔为冷却介质通道，在冷却介质通道内设有复数个连接柱，每个连接柱的上端和下端分别连接上板和下板，在每个连接柱的中部分别设有拉制孔，在上板上分别设有至少一组贯通至冷却介质通道的冷却介质下入口和冷却介质下出口。
[0014]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述硅芯成型机构的第四结构为硅芯成型机构包括进气管、吹气环主体、连接管、下吹气环和吹气孔，所述吹气环主体为中空结构，吹气环主体的外缘面上分别设有至少两个进气管，在吹气环主体的下面间隔设有复数个连接管，在每个连接管的下端头分别设有下吹气环，在每个下吹气环的内缘面上分别设有复数个吹气孔。
[0015]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述籽晶夹头为旋转式籽晶夹头或固定式籽晶夹头。
[0016]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述旋转式籽晶夹头包括电机、连接盘、夹持件和旋转机构，在连接盘上设有旋转机构，所述旋转机构的输入端连接电机或旋转机构的输入端连接硬轴，硬轴的另一端延伸至炉室外后连接电机，在连接盘的下部设有至少两个夹持件，所述每个夹持件连接旋转机构使夹持件旋转，所述连接盘的上部连接上提拉机构中的软轴。
[0017]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述旋转式籽晶夹头的外部设有上冷却屏。
[0018]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述坩埚内设有隔离环。
[0019]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述坩埚的上方设有自动加料管，所述自动加料管的下端头对应坩埚的开口端，自动加料管的上端头外接自动上料机构。
[0020]所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，所述坩埚的上方设有液面红外测距仪。
[0021]由于采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过在坩埚的上方设置硅芯成型机构，在硅芯成型机构的上方设置籽晶夹头，通过在硅芯成型机构上设置多个拉制孔，并通过冷却介质对硅芯成型机构底面以上的空间冷却形成低温区，即形成下高上低的温度梯度，同时还可以实现降低硅芯成型机构底面硅料融液的温度，增加硅料融液的粘稠度，利于硅料融液跟随籽晶结晶，最主要的是还可以对硅芯进行冷却，进而提高硅芯的拉制速度及降低拉制硅芯的椭圆度，本专利技术在实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，包括炉室（1）、上提拉机构（2）、硅芯成型机构（4）、加热器（8）和坩埚（9），其特征是：在所述炉室（1）的下部设有坩埚（9），在所述坩埚（9）的外围设置加热器（8），或在坩埚（9）的底部设置板状加热器（16），或在坩埚（9）的外围及底部分别设置加热器（8）和板状加热器（16），在坩埚（9）开口端的上方设有硅芯成型机构（4），所述硅芯成型机构（4）的下端面处于坩埚（9）开口端的上部且靠近坩埚（9）内的硅料融液（7），在所述硅芯成型机构（4）的上方设有籽晶夹头（2），所述籽晶夹头（2）中的夹持件（211）上夹持有籽晶形成所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置。2.根据权利要求1所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，其特征是：所述硅芯成型机构（4）的下端面距离硅料融液（7）液面的距离为1～50mm。3.根据权利要求1所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，其特征是：所述硅芯成型机构（4）的第一结构为硅芯成型机构（4）包括冷却介质出管（401）、冷却介质入管（402）和冷却块（407），所述冷却介质出管（401）和冷却介质入管（402）至少设置一组，在每组冷却介质出管（401）与冷却介质入管（402）的下端头分别连接冷却块（407），所述冷却块（407）的上面设有贯通至冷却块（407）下面的拉制孔（406），在拉制孔（406）外围的冷却块（407）上设有密闭的介质通道，所述介质通道的进口和出口分别连接冷却介质入管（402）和冷却介质出管（401）。4.根据权利要求1所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，其特征是：所述硅芯成型机构（4）的第二结构为硅芯成型机构（4）包括冷却屏主体（412）、冷却介质出管（413）、空腔盘（416）和冷却介质入管（418），在所述冷却屏主体（412）的下端设有空腔盘（416），所述冷却屏主体（412）上的腔体与空腔盘（416）上的冷却介质通道（419）连通形成冷却介质通路，所述冷却介质通路分别连接冷却介质出管（413）和冷却介质入管（418），在空腔盘（416）的中部设有观察孔（417）或拉制孔（406），在观察孔（417）或拉制孔（406）的外围设置至少一个拉制孔（406），所述拉制孔（406）设置为多个时，多个拉制孔（406）环绕观察孔（417）设置，或多个拉制孔（406）为中间设置一个，另外几个环绕设置。5.根据权利要求1所述的使用碎硅料同时拉制多根硅芯的装置，其特征是：所述硅芯成型机构（4）的第三结构为硅芯成型机构（4）包括冷却介质出管（401）、冷却介质入管（402）和空腔盘（416），所述冷却介质出管（401）与冷却介质入管（402）的下端头连接空腔盘（416），所述空腔盘（416）上的冷却介质通道（419）与冷却介质出管（401）和冷却介质入管（402）连通组成冷却介质通路，在空腔盘（416）的中部设有观察孔（417）或拉制孔（406），在观察孔（417）或...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛伟，
申请(专利权)人：牛伟，
类型：发明
国别省市：
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