硅片水平提拉成型设备热场结构的制作方法

本实用新型涉及太阳能光伏设备制备领域，尤其涉及一种硅片水平提拉成型设备热场结构。

背景技术：

利用带硅生长技术生产太阳能级硅片是目前太阳能光伏材料的研究热点之一，目前来说在太阳能光伏领域，多晶硅铸锭技术是一种主流的技术。硅片可由多晶硅锭切割制造。由于目前的线锯技术的局限，硅锭加工成硅片约有50%的硅材料损失。为了降低硅片的生产成本，最近的技术研究集中于从熔融硅中直接生产硅片，目前主要有两种基本的带硅制备方法，一种为垂直提拉方法，例如定边喂膜（EFG）带硅技术、线拉带硅技术（SR）、枝蔓蹼装带硅技术（D-Web）等，另一种为水平提拉方法，主要包括HRG带硅生长技术、RGS衬底带硅生长法等。目前大部分带硅技术处于试验阶段，其主要原因在于在高温硅片制造过程中，会通过设备引入过多的杂质，使得硅片难以达到太阳能级硅片的纯度要求，在结晶过程中要求的高冷却速率会使晶体中产生过多的缺陷，拉片速度对硅片质量的影响较大，难以寻求生长速率与带硅质量之间的平衡。HRG主要是在EFG的基础上进行的改进，其晶体凝固结晶发生在液体表面，晶片不与坩埚壁面发生接触，从而减少杂质进入晶片中。

因此,很有必要在现有技术基础上设计开发一种结构设计合理,装配方便,基于水平带硅生长技术的硅片提拉成型设备的热场结构。文献Helenbrook B T, Kellerman P, Carlson F, et al. Experimental and numerical investigation of the horizontal ribbon growth process[J]. Journal of Crystal Growth, 2016, 453:163-172.Oliveros G A, Liu R, Sridhar S, et al. Silicon Wafers for Solar Cells by Horizontal Ribbon Growth[J]. Ind.eng.chem.res, 2013, 52(9):3239-3246.对此做过一定的研究。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种硅片水平提拉成型设备热场结构，解决

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硅片水平提拉成型设备热场结构，包括炉体以及设置在炉体内的底座石墨和钳锅，所述钳锅设置在底座石墨的上端，所述钳锅的两侧经石墨钩子与底座石墨固定连接，所述钳锅上形成硅晶熔融区以及温度控制区，所述硅晶熔融区和温度控制区相通，所述钳锅下方设置有2根用于对钳锅进行加热的石墨加热棒；所述钳锅温度控制区下方设置有调温石墨毡块和保温石墨毡块，所述调温石墨毡块连接用于控制其运动的插杆；

所述底座石墨的一侧设置开口，所述开口与钳锅的温度控制区连通，所述开口外侧安装用于水平提拉的基板。

进一步的，所述石墨加热棒的两端分别固定设置有石墨侧板，所述石墨加热棒的两端分别与石墨侧板连接，其中一个石墨侧板连接石墨电极并与电源连接。

进一步的，所述钳锅底部开设有用于容纳石墨加热棒的通孔，所述石墨加热棒的安装部与钳锅为一体结构，所述石墨加热棒的加热部与通孔之间为同轴非接触结构。

进一步的，所述钳锅的两侧与底座石墨内腔之间设置有侧部加热器，两个侧部加热器与两侧的石墨侧板固定连接，并经石墨电极并与电源连接。

进一步的，所述炉体内还设置有支撑装置，所述支撑装置包括支撑底座以及多根支撑杆，所述底座石墨经各支撑杆固定在支撑底座上；所述石墨侧板固定设置在支撑底座上。

进一步的，所述底座石墨上端设置有石墨毡盖板，所述石墨毡盖板盖合钳锅。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的水平硅片提拉成型设备的热场结构，结构设计合理，实用性强，装配方便，有效提高硅片的品质,减少硅片的内部缺陷,并且提高热能利用率,减少了能耗，减少对于硅材料的消耗，大幅降低生产成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是钳锅的示意图；

图2是成型设备热场结构示意图；

图3是底座石墨侧向视图；

其中，1、底座石墨，2、钳锅，3、石墨加热棒，41、调温石墨毡，42、保温石墨毡，43、插杆，5、石墨钩子，6、石墨侧板，7、石墨电极，8、支撑底座，9、支撑杆，10、开口，11、石墨毡盖板。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1至图3所示，一种硅片水平提拉成型设备热场结构，包括炉体以及设置在炉体内的底座石墨1和钳锅2，钳锅2设置在底座石墨1的上端，钳锅2的两侧经石墨钩子5与底座石墨1固定连接，钳锅2上形成硅晶熔融区以及温度控制区，硅晶熔融区和温度控制区相通，钳锅2下方设置有2根用于对钳锅2进行加热的石墨加热棒3；钳锅2温度控制区下方设置有调温石墨毡41块和保温石墨毡42块，调温石墨毡41块连接用于控制其运动的插杆43。插杆43带动调温石墨毡41块上下运动，控制钳锅2底部空气流通，进而实现对钳锅2的调温。

底座石墨1的一侧设置开口10，开口10与钳锅2的温度控制区连通，开口10外侧安装用于水平提拉的基板。

石墨加热棒3的两端分别固定设置有石墨侧板6，石墨加热棒3的两端分别与石墨侧板6连接，其中一个石墨侧板6连接石墨电极7并与电源连接。

钳锅2底部开设有用于容纳石墨加热棒3的通孔，石墨加热棒3的安装部与钳锅2为一体结构，石墨加热棒3的加热部与通孔之间为同轴非接触结构。

钳锅2的两侧与底座石墨1内腔之间设置有侧部加热器，两个侧部加热器与两侧的石墨侧板6固定连接，并经石墨电极7并与电源连接。

炉体内还设置有支撑装置，支撑装置包括支撑底座8以及多根支撑杆9，底座石墨1经各支撑杆9固定在支撑底座8上；石墨侧板6固定设置在支撑底座8上。

底座石墨1上端设置有石墨毡盖板11，石墨毡盖板11盖合钳锅2。

底座石墨1采用一体式的保温石墨毡主腔体，中间开有一个矩形槽用来放置坩埚。

本实用新型提供的水平硅片提拉设备的热场结构，采用了底面加热器和侧面加热器，底面加热器为石墨加热棒3，石墨加热棒3和坩埚采用了一体式的结构，降低了加热器的热辐射距离，提高了热量的输入，可以快速的提高温度，缩短加热时间，避免了因加热时间过长导致的热能损失，并且可以有效的保证硅膜表面的温度分布，同时由于坩埚采用了熔融区和温度控制区分开的结构，可以保证硅晶体材料的不断供应，使得硅片提拉过程可以长时间进行，提高了能源的利用率，有效的降低了生产成本。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。