CN107604428A - 一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺，包括炉体、水冷管、炉盖、石英坩埚和二次加料装置，炉体的顶端设有用于密封的炉盖，炉盖的中部穿插设有用于加料的二次加料装置，炉体的内部设有盛放硅料的石英坩埚，石英坩埚的外侧设有用于加热融化硅料的加热板，加热板的外侧设有用于冷却融化后硅料的水冷管，水冷管的两端分别与两个连接管的一端相通，两个连接管的另一端均穿过炉体的侧壁，其中一个连接管上设有电磁阀。通过在加料前通过降温度让炉内硅料结晶，形成固体，加料时将固体硅料加到炉内的结晶固体上，从而达到避免硅料溅到其他石墨件上的风险，为后续拉晶创造合适条件。

Description

一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺

技术领域

本发明涉及工业生产技术领域，具体为一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺。

背景技术

单晶硅是一种比较活泼的非金属元素，具有金刚石晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，能导电，但导电率不及金属，且随着温度升高而增加，具有半导体性质，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿；单晶硅可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造，其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域；在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天，利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能，实现了迈向绿色能源革命的开始。

目前，公司单晶车间已经全部实行了二次加料，但在加料过程中溅硅一直困扰着整着光伏行业，因为溅硅极易导致不好成晶，浪费了时间和人力，甚至会因溅硅导致整炉硅料拉不出来吊多晶的情况，增加了浪费成本的风险。因此我们对此做出改进，提出一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺。

发明内容

为解决现有技术存在的单晶车间在二次加料过程中会伴有溅硅的缺陷，本发明提供一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺，包括炉体、水冷管、炉盖、石英坩埚和二次加料装置，所述炉体的顶端设有用于密封的炉盖，所述炉盖的中部穿插设有用于加料的二次加料装置，所述炉体的内部设有盛放硅料的石英坩埚，所述石英坩埚的外侧设有用于加热融化硅料的加热板，所述加热板的外侧设有用于冷却融化后硅料的水冷管，所述水冷管的两端分别与两个连接管的一端相通，两个所述连接管的另一端均穿过炉体的侧壁，其中一个所述连接管上设有电磁阀，所述石英坩埚的底端固定设有用于支撑的托盘，所述托盘的底端通过连接轴与电机的转轴固定连接，所述炉体上设有控制箱，所述控制箱上分别嵌设有转动开关、加热开关和冷却开关，所述电机与转动开关电性连接，所述加热板与加热开关电性连接，所述电磁阀与冷却开关电性连接，所述转动开关、加热开关和冷却开关均与外接电源电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述二次加料装置由连接块、活动杆、挡板和套筒组成，所述套筒与炉盖的中部穿插连接，所述套筒的顶部和底部分别设有连接块和挡板，所述挡板的一端与套筒底端的一侧通过铰链活动连接，所述挡板的另一端通过活动杆与连接块的一侧固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述套筒的边侧固定设有法兰调节轨道，且套筒上套设有固定法兰，所述固定法兰的底端与炉盖的顶端固定连接，所述固定法兰的边侧开设有开孔，所述开孔的孔径与法兰调节轨道上槽口的孔径相匹配设置。

作为本发明的一种优选技术方案，与所述水冷管一端连接的连接管与外接水源连接，与所述水冷管另一端连接的连接管与排水管道连接。

作为本发明的一种优选技术方案，包括以下步骤；

S1：上料；

S2：加热融化；

S3：冷却降温；

S4：二次加料。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S1步骤包括打开炉盖向石英坩埚内放入单晶硅料，且向套筒内加入需要二次加料的单晶硅料，然后盖上炉盖。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S2步骤包括打开转动开关和加热开关使得电机和加热板工作，加热板工作会将单晶硅料加热融化，电机的工作会使得石英坩埚匀速转动，进而使得石英坩埚内的单晶硅料均匀加热融化。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S3步骤包括关闭加热开关使得加热板停止工作，同时打开冷却开关使得电磁阀导通，进而使得外接冷却水源源不断经过水冷管，进而使得炉体内部环境降温，即使得石英坩埚内的单晶硅料结晶。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S4步骤包括按下连接块使得挡板打开，进而可以使得套筒内的单晶硅料倒入石英坩埚内，完成二次加料操作。

本发明的有益效果是：该种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺，通过在加料前通过降温度让炉内硅料结晶，形成固体，加料时将固体硅料加到炉内的结晶固体上，从而达到避免硅料溅到其他石墨件上的风险，为后续拉晶创造合适条件。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺的结构示意图；

图2是本发明一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺的水冷管结构示意图；

图3是本发明一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺的二次加料装置结构示意图；

图4是本发明一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺的固定法兰结构示意图；

图5是本发明一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺的控制箱正视结构示意图。

图中：1、二次加料装置；2、炉盖；3、炉体；4、加热板；5、控制箱；6、电机；7、托盘；8、石英坩埚；9、水冷管；10、连接管；11、转动开关；12、加热开关；13、冷却开关；14、电磁阀；15、套筒；16、固定法兰；17、挡板；18、活动杆；19、连接块；20、法兰调节轨道；21、开孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-5所示，本发明一种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺，包括炉体3、水冷管9、炉盖2、石英坩埚8和二次加料装置1，炉体3的顶端设有用于密封的炉盖2，炉盖2的中部穿插设有用于加料的二次加料装置1，炉体3的内部设有盛放硅料的石英坩埚8，石英坩埚8的外侧设有用于加热融化硅料的加热板4，加热板4的外侧设有用于冷却融化后硅料的水冷管9，水冷管9的两端分别与两个连接管10的一端相通，两个连接管10的另一端均穿过炉体3的侧壁，其中一个连接管10上设有电磁阀14，石英坩埚8的底端固定设有用于支撑的托盘7，托盘7的底端通过连接轴与电机6的转轴固定连接，炉体3上设有控制箱5，控制箱5上分别嵌设有转动开关11、加热开关12和冷却开关13，电机6与转动开关11电性连接，加热板4与加热开关12电性连接，电磁阀14与冷却开关13电性连接，转动开关11、加热开关12和冷却开关13均与外接电源电性连接。

进一步的，二次加料装置1由连接块19、活动杆18、挡板17和套筒15组成，套筒15与炉盖2的中部穿插连接，套筒15的顶部和底部分别设有连接块19和挡板17，挡板17的一端与套筒15底端的一侧通过铰链活动连接，挡板17的另一端通过活动杆18与连接块19的一侧固定连接，首先向套筒15内加入单晶硅料，当需要向石英坩埚8内进行二次加料时，通过按下连接块19使得活动杆18向下运动，由于挡板17的一端与套筒15底端的一侧通过铰链活动连接，挡板17的另一端通过活动杆18与连接块19的一侧固定连接，进而使得挡板17被打开，此时套筒15内的单晶硅料便会倾入石英坩埚8内。

进一步的，套筒15的边侧固定设有法兰调节轨道20，且套筒15上套设有固定法兰16，固定法兰16的底端与炉盖2的顶端固定连接，固定法兰16的边侧开设有开孔21，开孔21的孔径与法兰调节轨道20上槽口的孔径相匹配设置，用户可根据实际使用情况调整套筒15的垂直位置，即调整挡板17距离石英坩埚8开口的位置，然后将紧固螺钉插入开孔21和法兰调节轨道20上槽口内，即可实现将二次加料装置1固定在炉盖2上。

进一步的，与水冷管9一端连接的连接管10与外接水源连接，与水冷管9另一端连接的连接管10与排水管道连接，打开冷却开关13时会使得电磁阀14导通，进而使得外接水源流至水冷管9内，流通的水可以带走炉体3内部环境的温度，实现水冷的功能。

进一步的，包括以下步骤；

S1：上料；

S2：加热融化；

S3：冷却降温；

S4：二次加料。

进一步的，S1步骤包括打开炉盖2向石英坩埚8内放入单晶硅料，且向套筒15内加入需要二次加料的单晶硅料，然后盖上炉盖2。

进一步的，S2步骤包括打开转动开关11和加热开关12使得电机6和加热板4工作，加热板4工作会将单晶硅料加热融化，电机6的工作会使得石英坩埚8匀速转动，进而使得石英坩埚8内的单晶硅料均匀加热融化。

进一步的，S3步骤包括关闭加热开关12使得加热板4停止工作，同时打开冷却开关13使得电磁阀14导通，进而使得外接冷却水源源不断经过水冷管9，进而使得炉体3内部环境降温，即使得石英坩埚8内的单晶硅料结晶。

进一步的，S4步骤包括按下连接块19使得挡板17打开，进而可以使得套筒15内的单晶硅料倒入石英坩埚8内，完成二次加料操作。

在二次加料前通过水冷管9通水使得石英坩埚8降温，进而使得硅料结晶，形成固体，然后通过二次加料装置1将固体硅料加到炉内的结晶固体上，从而达到避免硅料溅到其他石墨件上的风险，为后绪拉晶创造合适条件。

该种单晶硅连续生产结晶加料设备及工艺，通过在加料前通过降温度让炉内硅料结晶，形成固体，加料时将固体硅料加到炉内的结晶固体上，从而达到避免硅料溅到其他石墨件上的风险，为后续拉晶创造合适条件。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种单晶硅连续生产结晶加料设备，包括炉体(3)、水冷管(9)、炉盖(2)、石英坩埚(8)和二次加料装置(1)，其特征在于，所述炉体(3)的顶端设有用于密封的炉盖(2)，所述炉盖(2)的中部穿插设有用于加料的二次加料装置(1)，所述炉体(3)的内部设有盛放硅料的石英坩埚(8)，所述石英坩埚(8)的外侧设有用于加热融化硅料的加热板(4)，所述加热板(4)的外侧设有用于冷却融化后硅料的水冷管(9)，所述水冷管(9)的两端分别与两个连接管(10)的一端相通，两个所述连接管(10)的另一端均穿过炉体(3)的侧壁，其中一个所述连接管(10)上设有电磁阀(14)，所述石英坩埚(8)的底端固定设有用于支撑的托盘(7)，所述托盘(7)的底端通过连接轴与电机(6)的转轴固定连接，所述炉体(3)上设有控制箱(5)，所述控制箱(5)上分别嵌设有转动开关(11)、加热开关(12)和冷却开关(13)，所述电机(6)与转动开关(11)电性连接，所述加热板(4)与加热开关(12)电性连接，所述电磁阀(14)与冷却开关(13)电性连接，所述转动开关(11)、加热开关(12)和冷却开关(13)均与外接电源电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅连续生产结晶加料设备，其特征在于，所述二次加料装置(1)由连接块(19)、活动杆(18)、挡板(17)和套筒(15)组成，所述套筒(15)与炉盖(2)的中部穿插连接，所述套筒(15)的顶部和底部分别设有连接块(19)和挡板(17)，所述挡板(17)的一端与套筒(15)底端的一侧通过铰链活动连接，所述挡板(17)的另一端通过活动杆(18)与连接块(19)的一侧固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种单晶硅连续生产结晶加料设备，其特征在于，所述套筒(15)的边侧固定设有法兰调节轨道(20)，且套筒(15)上套设有固定法兰(16)，所述固定法兰(16)的底端与炉盖(2)的顶端固定连接，所述固定法兰(16)的边侧开设有开孔(21)，所述开孔(21)的孔径与法兰调节轨道(20)上槽口的孔径相匹配设置。

4.根据权利要求1所述的一种单晶硅连续生产结晶加料设备，其特征在于，与所述水冷管(9)一端连接的连接管(10)与外接水源连接，与所述水冷管(9)另一端连接的连接管(10)与排水管道连接。

5.根据权利要求1所述的一种单晶硅连续生产结晶加料工艺，其特征在于，包括以下步骤；

S1：上料；

S2：加热融化；

S3：冷却降温；

S4：二次加料。

6.根据权利要求5所述的一种单晶硅连续生产结晶加料工艺，其特征在于，所述S1步骤包括打开炉盖(2)向石英坩埚(8)内放入单晶硅料，且向套筒(15)内加入需要二次加料的单晶硅料，然后盖上炉盖(2)。

7.根据权利要求5所述的一种单晶硅连续生产结晶加料工艺，其特征在于，所述S2步骤包括打开转动开关(11)和加热开关(12)使得电机(6)和加热板(4)工作，加热板(4)工作会将单晶硅料加热融化，电机(6)的工作会使得石英坩埚(8)匀速转动，进而使得石英坩埚(8)内的单晶硅料均匀加热融化。

8.根据权利要求5所述的一种单晶硅连续生产结晶加料工艺，其特征在于，所述S3步骤包括关闭加热开关(12)使得加热板(4)停止工作，同时打开冷却开关(13)使得电磁阀(14)导通，进而使得外接冷却水源源不断经过水冷管(9)，进而使得炉体(3)内部环境降温，即使得石英坩埚(8)内的单晶硅料结晶。

9.根据权利要求5所述的一种单晶硅连续生产结晶加料工艺，其特征在于，所述S4步骤包括按下连接块(19)使得挡板(17)打开，进而可以使得套筒(15)内的单晶硅料倒入石英坩埚(8)内，完成二次加料操作。