【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及人工晶体制备，尤其涉及一种人工晶体生长炉及包括人工晶体生长炉的人工晶体炉系统。
技术介绍
1、在“碳达峰、碳中和”的国家宏观战略政策的推动下，光伏产业正在成为新能源行业的“新宠”。在此背景下，随着光伏行业的发展，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。
2、以多/单晶硅为例，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熔化区，然后将籽晶插入熔化区；当籽晶的端头与原料棒的融区融为一体后，慢慢提升籽晶，熔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。
3、多/单晶硅生产企业在实际生产过程中发现，对于硅芯制备过程中出现的余料、不小心折断的硅芯、在还原、切割、磨抛等工艺阶段产生的碎料等的处理非常繁琐。很多企业为了图省事，直接将上述余料、断芯、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。也有一些企业将上述碎料进行回收，通过直拉炉拉制成硅棒，然后通过多线切割机将硅棒切成多根尺寸为8mm*8mm或10mm*10mm的柱状硅棒，这样不仅增加了柱状硅棒
4、为了克服上述技术问题，本申请人于2023年3月21日提交了一份pct专利申请，专利名称为用于同时拉制多根晶体的晶体冷却装置及人工晶体制备设备，国际申请号为pct/cn2023/082901，该专利申请公开了用于同时拉制多根晶体的晶体冷却装置，而在整个装置中，晶体冷却盘是其中的关键部件之一，晶体冷却盘在实际使用时，将其放置在密闭的炉室内，且位于坩埚的上方，在晶棒拉制时，炉室内通入保护性气体，且保护性气体是一直循环的（即在炉室上分别设置进气口和排气口，进气口不断的进气，排气口不断的排气），通过保护性气体在炉室内流动将炉室内的挥发物经排气口带出炉室，同时尽可能的避免挥发物粘附到新拉制的晶棒、晶体冷却盘及晶体提拉孔上，一旦挥发物粘附到晶棒、晶体冷却盘及晶体提拉孔上并积累到一定厚度时，就会掉落到坩埚内的熔液液面上而影响晶棒的拉制，当挥发物粘附到晶体提拉孔上时，严重时还会导致拉制晶棒卡滞的现象等。现有的晶体冷却盘是通过下进水管及出水管连接下法兰，且下进水管与出水管为间隔设置，两者之间存在空隙，在实际应用中发现，如图1所示，保护性气体形成的气流会从进水管与出水管之间的空隙进入晶体冷却盘中部的中部孔，当气流进入中部孔后，就会导致晶体冷却盘处保护性气体形成的气流发生紊乱，一旦气流发生紊乱，挥发物就会在炉室内乱飞，乱飞的挥发物就无法经排气口排出，乱飞的挥发物粘附到晶棒、晶体冷却盘及晶体提拉孔上的机率就会增大等，还有就是现有结构的晶棒冷却装置在使用时，当在冷却盘主体上设置多圈晶体提拉孔时，位于内圈的晶体提拉孔内气流无法进入或者进入量较小（具体如图1所示），这样就会导致挥发物粘附到晶棒及晶体提拉孔上，那么如何避免挥发物进入晶体提拉孔就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本申请提供一种人工晶体生长炉，本专利技术通过在晶棒冷却装置主体上设置气流导流装置，通过气流导流装置将气流导流至冷却盘主体上的晶体提拉孔内，有效的避免了挥发物粘附到晶棒及晶体提拉孔上等。
2、为了实现上述专利技术的目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种人工晶体生长炉，所述人工晶体生长炉包括：炉体，所述炉体包括副炉室、设置在所述副炉室下方的主炉室以及设置在所述副炉室和所述主炉室之间的阀门，所述阀门能够将所述副炉室和所述主炉室分割为两个独立的腔体；晶棒冷却装置主体，所述晶棒冷却装置主体设置在所述炉体中并设置有供拉制出来的晶体穿过的至少一个晶体提拉孔；升降装置，所述升降装置设置在所述副炉室，且与所述晶棒冷却装置主体连接并带动所述晶棒冷却装置主体在所述副炉室和所述主炉室内上下移动，以及气流导流装置，所述气流导流装置设置在所述晶棒冷却装置主体上。
4、所述的人工晶体生长炉，所述气流导流装置包括下导流筒、上导流筒和吹气管，所述上导流筒的上端头连接晶棒冷却装置主体中下法兰的下面，上导流筒中部的内孔对应下法兰中部的内孔，在上导流筒的下方设置下导流筒，所述下导流筒设置在晶棒冷却装置主体中冷却盘主体的上面，在上导流筒的上方设有至少一根吹气管，所述吹气管的进气端连接气源，吹气管的吹气端对应上导流筒中部的内孔。
5、所述的人工晶体生长炉，所述下导流筒外围的冷却盘主体上设有至少一圈气流挡环，每圈气流挡环分别设置在两圈晶体提拉孔之间。
6、所述的人工晶体生长炉，所述下导流筒的外形为圆锥形。
7、所述的人工晶体生长炉，所述下导流筒的外缘面上设有向内凹陷的水管穿孔。
8、所述的人工晶体生长炉，所述吹气管连接升降装置中的升降臂，且随所述升降臂上下升降。
9、所述的人工晶体生长炉，所述升降臂的侧壁上设有向内凹陷的凹槽，在所述凹槽的开口端设有盖板，在所述盖板的上方设有进气口，在盖板的下方设有出气口，所述出气口连接吹气管。
10、所述的人工晶体生长炉，所述出气口的外侧连接吹气管连接座，所述吹气管连接座连接吹气管，所述吹气管设置为折线形结构。
11、所述的人工晶体生长炉，所述升降臂的外侧设有进气管，所述进气管的上端头连通气源，进气管的下端头连接吹气管。
12、所述的人工晶体生长炉，所述升降臂中部的冷却介质通道内设有进气管，所述进气管的上端头穿过升降臂的侧壁连通气源，进气管的下端头穿过升降臂的侧壁连接吹气管。
13、一种人工晶体炉系统，所述人工晶体炉系统包括根据权利要求1至10中任一项所述的人工晶体生长炉。
14、由于采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
15、根据本申请，通过在晶棒冷却装置主体上设置气流导流装置，通过气流导流装置将气流导流至冷却盘主体上的晶体提拉孔内，有效的避免了挥发物粘附到晶棒及晶体提拉孔上等。
16、并且，根据本申请，在拉制过程中，由于下导流筒为锥形结构，吹气管吹出的气体经上导流筒、下导流筒后，气流会沿着下导流筒的外壁流向冷却盘主体上晶体提拉孔的区域，此时部分气流会进入晶体提拉孔内，通过上导流筒和下导流筒的设置，尽可能的使气流按照一个方向流动，使气流作用到晶体提拉孔的区域，并使气流进入晶体提拉孔带走晶体提拉孔内的挥发物等。
17、而且，根据本申请，通过气流挡环的设置，可以将本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种人工晶体生长炉，其特征是：所述人工晶体生长炉包括：炉体，所述炉体包括副炉室（20）、设置在所述副炉室（20）下方的主炉室（25）以及设置在所述副炉室（20）和所述主炉室（25）之间的阀门（24），所述阀门（24）能够将所述副炉室（20）和所述主炉室（25）分割为两个独立的腔体；晶棒冷却装置主体（19），所述晶棒冷却装置主体（19）设置在所述炉体中并设置有供拉制出来的晶体穿过的至少一个晶体提拉孔（9）；升降装置（21），所述升降装置（21）设置在所述副炉室（20），且与所述晶棒冷却装置主体（19）连接并带动所述晶棒冷却装置主体（19）在所述副炉室（20）和所述主炉室（25）内上下移动，以及气流导流装置，所述气流导流装置设置在所述晶棒冷却装置主体（19）上。
2.如权利要求1所述的人工晶体生长炉，其特征是：所述气流导流装置包括下导流筒（13）、上导流筒（14）和吹气管（15），所述上导流筒（14）的上端头连接晶棒冷却装置主体（19）中下法兰（4）的下面，上导流筒（14）中部的内孔对应下法兰（4）中部的内孔，在上导流筒（14）的下方设置下导流筒（13），所述下导流筒
3.如权利要求2所述的人工晶体生长炉，其特征是：所述下导流筒（13）外围的冷却盘主体（10）上设有至少一圈气流挡环（12），每圈气流挡环（12）分别设置在两圈晶体提拉孔（9）之间。
4.如权利要求2所述的人工晶体生长炉，其特征是：所述下导流筒（13）的外形为圆锥形。
5.如权利要求4所述的人工晶体生长炉，其特征是：所述下导流筒（13）的外缘面上设有向内凹陷的水管穿孔（16）。
6.如权利要求2所述的人工晶体生长炉，其特征是：所述吹气管（15）连接升降装置中的升降臂（22），且随所述升降臂（22）上下升降。
7.如权利要求6所述的人工晶体生长炉，其特征是：所述升降臂（22）的侧壁上设有向内凹陷的凹槽（29），在所述凹槽（29）的开口端设有盖板（30），在所述盖板（30）的上方设有进气口（28），在盖板（30）的下方设有出气口（31），所述出气口（31）连接吹气管（15）。
8.如权利要求7所述的人工晶体生长炉，其特征是：所述出气口（31）的外侧连接吹气管连接座（32），所述吹气管连接座（32）连接吹气管（15），所述吹气管（15）设置为折线形结构。
9.如权利要求6所述的人工晶体生长炉，其特征是：所述升降臂（22）的外侧设有进气管，所述进气管的上端头连通气源，进气管的下端头连接吹气管（15）。
10.如权利要求6所述的人工晶体生长炉，其特征是：所述升降臂（22）中部的冷却介质通道（27）内设有进气管，所述进气管的上端头穿过升降臂（22）的侧壁连通气源，进气管的下端头穿过升降臂（22）的侧壁连接吹气管（15）。
11.一种人工晶体炉系统，其特征是：所述人工晶体炉系统包括根据权利要求1至10中任一项所述的人工晶体生长炉。
...【技术特征摘要】
1.一种人工晶体生长炉，其特征是：所述人工晶体生长炉包括：炉体，所述炉体包括副炉室（20）、设置在所述副炉室（20）下方的主炉室（25）以及设置在所述副炉室（20）和所述主炉室（25）之间的阀门（24），所述阀门（24）能够将所述副炉室（20）和所述主炉室（25）分割为两个独立的腔体；晶棒冷却装置主体（19），所述晶棒冷却装置主体（19）设置在所述炉体中并设置有供拉制出来的晶体穿过的至少一个晶体提拉孔（9）；升降装置（21），所述升降装置（21）设置在所述副炉室（20），且与所述晶棒冷却装置主体（19）连接并带动所述晶棒冷却装置主体（19）在所述副炉室（20）和所述主炉室（25）内上下移动，以及气流导流装置，所述气流导流装置设置在所述晶棒冷却装置主体（19）上。
2.如权利要求1所述的人工晶体生长炉，其特征是：所述气流导流装置包括下导流筒（13）、上导流筒（14）和吹气管（15），所述上导流筒（14）的上端头连接晶棒冷却装置主体（19）中下法兰（4）的下面，上导流筒（14）中部的内孔对应下法兰（4）中部的内孔，在上导流筒（14）的下方设置下导流筒（13），所述下导流筒（13）设置在晶棒冷却装置主体（19）中冷却盘主体（10）的上面，在上导流筒（14）的上方设有至少一根吹气管（15），所述吹气管（15）的进气端连接气源，吹气管（15）的吹气端对应上导流筒（14）中部的内孔。
3.如权利要求2所述的人工晶体生长炉，其特征是：所述下导流筒（13）外围的冷却盘主体（10）上设有至少一圈气流挡环（12），每圈气流挡环（12）分别设置在两圈晶...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱振业，刘万金，
申请(专利权)人：洛阳长缨新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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