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防溅料物料通道装置

2021-02-02 12:43:52

防溅料物料通道装置

  技术领域

  本实用新型属于单晶硅材料制备技术领域,具体涉及一种防溅料物料通道装置。

  背景技术

  单晶硅广泛应用于太阳能电池和半导体领域,是光伏、电子工业的基础材料。CZ工艺是制备单晶硅的常规工艺。常规CZ工艺通常采用一次加料或副室多次复投料,由于加料和熔料过程耗费时间长,导致生产效率较低、制造成本相对较高。另外,常规CZ工艺通常在初始加料或多次加料时添加掺杂剂,由于掺杂元素分凝系数的影响,其制备的单晶硅棒轴向电阻率不均匀。

  CCZ单晶工艺是制备单晶硅的另一种工艺,为连续拉晶工艺。CCZ工艺:通过炉外加料器装置,在拉晶制备过程中,将原料连续加入到坩埚中,从而保证长时间连续拉晶的进行。而CCZ工艺便于掺杂剂的随时添加,从而保证制备的单晶硅棒轴向电阻率均匀。但在将原料通过物料通道装置供应到坩埚中时,原料会以较大速度落入到坩埚内熔体中,产生较大的冲击力。原料以较大速度落入熔体时,会导致熔体液面振荡,影响单晶生长。

  CCZ工艺通常采用双坩埚进行连续拉晶,双坩埚包括内坩埚和外坩埚,内坩埚对应着晶体生长区。通常CCZ工艺的加料物料通道装置设置于热屏外侧。由于CCZ工艺将晶体生长区域和熔料区域分开,因此同CZ工艺相比,在生长相同规格的单晶硅时,则需要增大对坩埚及热场尺寸的要求,这将导致热场成本的增加。

  因此,有必要提供一种防溅料物料通道装置,其既能够有效降低原料的下降速度,又能够避免使用大尺寸坩埚及热场。

  实用新型内容

  本实用新型的目的在于提供一种防溅料物料通道装置,其能够缓冲原料的下降速度,同时又能够避免使用大尺寸坩埚及大尺寸热场,降低生产成本。

  本实用新型所采用的技术方案是:一种防溅料物料通道装置,用于向炉体内部的坩埚中供给物料,包括下料管和导料管,所述下料管对接导料管,所述导料管贯穿热屏内部且与所述坩埚相对。

  进一步地,所述导料管至少包括一个弯曲结构,所述弯曲结构用于改变物料下降方向、缓冲物料下降速度。

  事例性地,所述弯曲结构呈S形弯曲。

  优选地,所述导料管的上端连接有缓冲漏斗,所述下料管下端对接所述缓冲漏斗。

  事例性地,所述缓冲漏斗为耐高温陶瓷材质。

  事例性地,所述缓冲漏斗的内壁设置有耐高温陶瓷涂层。

  进一步地,所述坩埚为双坩埚结构,包括内坩埚和外坩埚,所述导料管的下端相对所述内坩埚和外坩埚之间区域设置。

  本实用新型的防溅料物料通道装置在导料管上端设置缓冲漏斗,改变物料的输送路径,进而降低物料的下落速度;导料管采用S型弯曲结构,进一步缓冲了物料的下落速度;将导料管设置于热屏内部,在不改变原有坩埚及热场尺寸的基础上,即可将物料添加到坩埚中,提高生产效率、降低生产成本。

  附图说明

  图1是本实用新型的防溅料物料通道装置的结构示意图;

  图2是导料管设置位置的对比示意图。

  图中,10.防溅料物料通道装置,11.下料管,12.导料管,120.缓冲漏斗,20.热屏,30.加热器,40.坩埚,410.外坩埚,420.内坩埚,50.硅料,510.熔体,60.炉体。

  具体实施方式

  下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

  本实用新型涉及CCZ工艺单晶提拉装置中用的防溅料物料通道装置10,其结构如图1所示,单晶提拉装置包括炉体60,炉体60内设置有双坩埚40,双坩埚40包括内坩埚420和外坩埚410。炉体60内还设置有加热器30等热场配件,加热器30环绕双坩埚40周围,用于加热熔化硅料50,形成熔体510。内坩埚420内部为晶体生长区,内坩埚底部420设置有小孔(图中未示出),以允许熔体从内坩埚420与外坩埚410之间的区域进入内坩埚420中。

  本实用新型的防溅料物料通道装置10用于向炉体60内部的双坩埚40中供给硅料50。防溅料物料通道装置10包括下料管11和导料管12,下料管11对接导料管12,导料管12贯穿热屏20内部且与坩埚相对。

  导料管12的上端设置有缓冲漏斗120,缓冲漏斗120设置在热屏20顶端。加料时,下料管11的下端位于缓冲漏斗120内,与缓冲漏斗120对接,避免硅料50从缓冲漏斗120内溅出。硅料50经下料管11下落到缓冲漏斗120过程中,改变了硅料50的输送路径,进而降低了硅料50的下落速度。下料管11下端伸入缓冲漏斗120内的距离,根据下料速率及硅料50在缓冲漏斗120内的聚集量进行适当调节,以防止硅料40飞溅出缓冲漏斗121为调节原则。

  为了适应炉体60内的高温以及避免引入杂质,缓冲漏斗120优选为耐高温陶瓷材质制成或者在其内侧设置耐高温陶瓷涂层。

  另外,导流管12呈S型弯曲结构,进一步改变了硅料50的输送路径,降低硅料下落时的冲击力,进一步降低了硅料50的下落速度,从而避免硅料50落入熔体510时形成溅料。

  将导流管12设置在热屏内外会有不同的效果,具体如图2所示,将导流管12设置在热屏20内时(实线表示),采用较小尺寸的坩埚即可满足将硅料加入到内坩埚420和外坩埚410之间对应区域。若将导流管12设置在热屏20外侧(虚线表示),则需要采用较大尺寸的坩埚,方可满足将硅料加入到内坩埚420和外坩埚410之间对应区域。相应的,则需要采用较大尺寸加热器等热场配套装置,导致生产成本增大。因此,本实用新型将导流管12设置在热屏20内部,导流管12贯穿热屏20,导流管12下端出口相对内坩埚420和外坩埚410之间区域,即熔料区域。

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