一种单晶硅棒拉制装置和单晶硅棒拉制方法与流程

本申请属于光伏，具体涉及一种单晶硅棒拉制装置和单晶硅棒拉制方法。

背景技术：

1、近年来，光伏发电作为绿色能源以及人类可持续发展的主要能源的一种，日益受到世界各国的重视并得到大力发展。单晶硅片作为光伏发电的一种基础材料，有着广泛的市场需求。单晶硅片通常由单晶硅棒进行切片处理得到，单晶硅棒则可以由硅料生长拉制而成。

2、目前，为了降低单晶硅棒的生产成本，单晶硅棒制造业朝着大热场、大装料、大尺寸及高拉速方向发展。其中，降低单晶硅棒拉制生产成本最有效的手段就是提高晶体生长速度。为了提高晶体生长速度现有常规方法是通过在热屏内胆附近设计一个水冷传热组件，通过辐射传热方式将结晶时释放的潜热能量辐射至水冷传热组件内壁带出炉外，从而提高晶棒纵向温度梯度并提高长晶速率，但以辐射方式带走晶棒的热量效率不高，对晶棒纵向温度梯度的提高效果有限。因此，现有的单晶硅棒拉制过程中，提高晶体生长速度的手段效果有限，单晶硅棒拉制的效率仍然较低且生产成本较高。

技术实现思路

1、本申请旨在提供一种单晶硅棒拉制装置和单晶硅棒拉制方法，以解决现有的单晶硅棒拉制的效率较低且生产成本较高的问题。

2、为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

3、第一方面，本申请公开了一种单晶硅棒拉制装置，所述单晶硅棒拉制装置包括：

4、主炉体；

5、坩埚，所述坩埚设置于所述主炉体内，用于容纳硅料；

6、加热器，所述加热器设置于所述主炉体内，用于将所述坩埚内的硅料加热成硅液，以从所述硅液中生长单晶硅棒；

7、以及传热组件，所述传热组件何止在所述所述单晶硅棒拉制装置内，所述传热组件在所述单晶硅棒通过时至少部分与所述单晶硅棒接触，以传导所述单晶硅棒的热量。

8、可选地，所述传热组件包括多个传热体，所述传热组件内还设置有吹气机构，所述吹气机构用于吹拂所述传热体，以使所述传热体与所述单晶硅棒接触并带走所述传热组件内部的热量。

9、可选地，所述吹气机构包括设置在所述传热组件内的第一风道，所述第一风道用于通入气体；

10、所述传热体内设置有沿其轴向延伸的中空腔；

11、所述第一风道与所述中空腔连通，以将所述第一风道内的所述气体吹拂至所述中空腔内。

12、可选地，所述吹气机构包括设置在所述传热组件内的第二风道以及吹风口，所述吹风口的一端与所述第二风道连通，另一端贯穿所述传热组件的内壁且朝向所述传热体之间的空隙设置；

13、所述第二风道用于通入气体，并将所述气体通过所述吹风口吹出。

14、可选地，所述吹气结构还包括：第一通气结构和第二通气结构，所述第一通气结构和所述第二通气结构皆设置于所述主炉体的顶部；其中，

15、所述第一通气结构用于向所述主炉体内通入第一工作气体，所述第二通气结构用于，在所述单晶硅棒的调温阶段至收尾阶段，向所述主炉体内通入第二工作气体，所述第二工作气体的比热大于所述第一工作气体的比热。

16、可选地，所述第一通气结构和第二通气结构为一体结构，或者，所述第一通气结构和所述第二通气结构为分体结构。

17、可选地，所述单晶硅棒拉制装置还包括：热屏，所述热屏设置于所述主炉体内且位于所述坩埚的上方；

18、所述热屏套设在所述单晶硅棒外且与所述单晶硅棒之间存在间隙；

19、所述传热组件连接在所述热屏与所述单晶硅棒之间。

20、可选地，所述主炉体的顶部还设置有副炉体，所述副炉体与所述主炉体内部连通，所述单晶硅棒至少部分延伸至所述副炉体内；

21、所述传热组件至少部分设置于所述主炉体内且套接在所述单晶硅棒外。

22、可选地，所述传热组件包括多个传热体，所述传热体通过导热胶粘接于所述传热组件的内壁，和/或，所述传热体卡接于所述传热组件的内壁，和/或，所述传热体通过紧固件连接于所述传热组件的内壁。

23、可选地，所述传热体的材质包括：碳纤维、石墨烯纤维、金属纤维中的其中一种或多种混合。

24、第二方面，本申请还公开了一种单晶硅棒拉制方法，所述单晶硅棒拉制方法包括：

25、提供主炉体，所述主炉体内装有坩埚、加热器以及传热组件，所述坩埚盛放有硅料；

26、采用所述加热器加热熔化所述坩埚内的硅料，得到硅液；

27、从所述坩埚的硅液中拉晶，以得到单晶硅棒；其中，在所述单晶硅棒通过所述传热组件时，所述传热组件至少部分与所述单晶硅棒接触，以传导所述单晶硅棒的热量。

28、可选地，所述传热组件包括多个传热体，所述传热组件内还设置有吹气机构，所述从所述内坩埚的硅液中拉晶，以得到单晶硅棒的步骤，还包括：

29、采用所述吹气机构吹拂所述传热体，以使所述传热体与所述单晶硅棒接触并带走所述传热组件内部的热量。

30、可选地，所述吹气机构包括第一通气结构和第二通气结构，所述采用所述吹气机构吹拂所述传热体，以使所述传热体与所述单晶硅棒接触并带走所述传热组件内部的热量的步骤，包括：

31、在加料和熔化阶段，所述第一通气结构向所述主炉体内通入第一工作气体；

32、在调温阶段至收尾阶段，所述第二通气结构向所述主炉体内通入第二工作气体，所述第二工作气体的比热大于所述第一工作气体的比热。

33、本申请实施例中，由于传热组件可以设置在所述单晶硅棒拉制装置内，所述传热组件在单晶硅棒通过时可以至少部分与所述单晶硅棒接触，以将所述单晶硅棒的热量通过接触式传导的方式快速传导至所述传热组件。这样，就可以提高所述单晶硅棒的纵向温度梯度，提高所述单晶硅棒的晶体生长速度，从而，增大所述单晶硅棒的拉制效率并降低所述单晶硅棒的生产成本。

34、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述单晶硅棒拉制装置包括：

2.根据权利要求1所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述传热组件包括多个传热体，所述传热组件内还设置有吹气机构，所述吹气机构用于吹拂所述传热体，以使所述传热体与所述单晶硅棒接触并带走所述传热组件内部的热量。

3.根据权利要求2所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述吹气机构包括设置在所述传热组件内的第一风道，所述第一风道用于通入气体；

4.根据权利要求2所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述吹气机构包括设置在所述传热组件内的第二风道以及吹风口，所述吹风口的一端与所述第二风道连通，另一端贯穿所述传热组件的内壁且朝向所述传热体之间的空隙设置；

5.根据权利要求2所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述吹气机构还包括：第一通气结构和第二通气结构，所述第一通气结构和所述第二通气结构皆设置于所述主炉体的顶部；其中，

6.根据权利要求5所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述第一通气结构和第二通气结构为一体结构，或者，所述第一通气结构和所述第二通气结构为分体结构。

7.根据权利要求1所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述单晶硅棒拉制装置还包括：热屏，所述热屏设置于所述主炉体内且位于所述坩埚的上方；

8.根据权利要求1所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述主炉体的顶部还设置有副炉体，所述副炉体与所述主炉体内部连通，所述单晶硅棒至少部分延伸至所述副炉体内；

9.根据权利要求1至8任一项所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述传热组件包括多个传热体，所述传热体通过导热胶粘接于所述传热组件的内壁，和/或，所述传热体卡接于所述传热组件的内壁，和/或，所述传热体通过紧固件连接于所述传热组件的内壁。

10.根据权利要求9所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述传热体的材质包括：碳纤维、石墨烯纤维、金属纤维中的其中一种或多种混合。

11.一种单晶硅棒拉制方法，其特征在于，所述单晶硅棒拉制方法包括：

12.根据权利要求1所述的单晶硅棒拉制方法，其特征在于，所述传热组件包括多个传热体，所述传热组件内还设置有吹气机构，所述从所述内坩埚的硅液中拉晶，以得到单晶硅棒的步骤，还包括：

13.根据权利要求12所述的单晶硅棒拉制方法，其特征在于，所述吹气机构包括第一通气结构和第二通气结构，所述采用所述吹气机构吹拂所述传热体，以使所述传热体与所述单晶硅棒接触并带走所述传热组件内部的热量的步骤，包括：

技术总结
本申请实施例提供了一种单晶硅棒拉制装置和单晶硅棒拉制方法。单晶硅棒拉制装置包括：主炉体；坩埚，坩埚设置于所述主炉体内，用于容纳硅料；加热器，加热器设置于主炉体内，用于将坩埚内的硅料加热成硅液，以从硅液中生长单晶硅棒；以及传热组件，传热组件设置于所述单晶硅棒拉制装置内，传热组件在单晶硅棒通过时至少部分与单晶硅棒接触，以传导单晶硅棒的热量。本申请实施例中，传热组件可以至少部分与单晶硅棒接触，以将单晶硅棒的热量通过接触式传导的方式快速传导至传热组件，以提高单晶硅棒的纵向温度梯度，提高单晶硅棒的晶体生长速度，从而，增大单晶硅棒的拉制效率并降低单晶硅棒的生产成本。

技术研发人员：邓浩,文永飞,马少林,周锐,李侨,丁彪
受保护的技术使用者：隆基绿能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4