一种单晶炉水冷屏及单晶炉的制作方法

本技术涉及单晶炉，具体涉及一种单晶炉水冷屏及单晶炉。

背景技术：

1、在单晶硅中，直拉单晶硅被广泛应用于太阳能电池的材料。直拉单晶硅的制备工艺成熟、晶格完整、机械强度高，是集成电路的基础材料，也是太阳能电池的主要材料之一。

2、但是在直拉法硅单晶生长过程中，由于石英坩埚的污染，直拉硅单晶中将不可避免地引入氧杂质，成为太阳能用直拉硅单晶中的主要杂质。而氧在晶体生长和器件制备的热工艺过程中，会形成氧沉淀及二次缺陷，随着晶硅光伏产业的发展，对单晶硅的质量要求越来越高，晶体的缺陷和杂质含量对晶体的质量有着决定性的影响，而单晶中的杂质间隙氧是其中含量最多的杂质，其含量可达1018cm3数量级，对直拉硅单晶的利用又起着重要的作用。随着集成电路集成度的增加，除设法增加硅单晶的直径外，也希望使单晶中的氧含量能达到预期值，且氧的轴向和径向分布均匀，因此生长大直径硅单晶的氧控制问题一直是近期硅材料学术界关注的焦点。

3、直拉硅单晶中的氧主要来源于拉晶过程中熔硅对石英坩埚的溶解，并经固-液交界面进入单晶间隙位置。

4、为了解决单晶硅中氧含量高等问题，目前大多采用降低等径埚转、增加降氧环、调整炉压、加大热场的保护气氛流量等方式，但是这些方式的降氧效果不显著，且改变原有参数后成晶率降低，保护气氛流量增加后对应的成本也随着增加。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提出一种单晶炉水冷屏及单晶炉。

2、为了解决上述技术问题中的至少一个，本实用新型的技术方案如下：

3、根据本申请的第一方面，提供一种单晶炉水冷屏，包括：水冷屏本体，水冷屏本体形成为两端贯通的筒体，筒体的筒壁内部形成有用于容纳冷却水的容纳腔，水冷屏本体的上端连接有进水管和出水管，进水管和出水管分别与容纳腔相连通；吹气管，吹气管设置在进水管和/或出水管中并在容纳腔内向下延伸至容纳腔的底部；分流装置，分流装置连接水冷屏本体的底部，分流装置形成为中空环形的分流环，吹气管的底端连通分流环的内腔，分流环沿其圆周方向间隔开设置有多个分流孔。

4、在上述第一方面的一种可能的实现中，分流装置内置于容纳腔的底部，分流装置的上端与水冷屏本体的两侧内壁之间分别密封连接，水冷屏本体上与分流孔相对应位置处一一对应地形成有多个出气孔。

5、在上述第一方面的一种可能的实现中，出气孔包括位于水冷屏本体内侧的多个内出气孔，内出气孔的中心轴线向下倾斜以将气体吹向单晶棒周围的硅液面。

6、在上述第一方面的一种可能的实现中，内出气孔的中心轴线与水平方向呈30°-60°夹角。

7、在上述第一方面的一种可能的实现中，出气孔还包括位于水冷屏本体外侧的多个外出气孔，外出气孔的中心轴线向下倾斜以将气体吹向水冷屏本体外侧的硅液面。

8、在上述第一方面的一种可能的实现中，外出气孔的中心轴线与竖直方向呈30°-60°夹角。

9、在上述第一方面的一种可能的实现中，水冷屏本体、进水管、出水管、吹气管和分流装置均由不锈钢制成。

10、在上述第一方面的一种可能的实现中，还包括调节阀，调节阀设于吹气管的上端，用于调控吹气管内的气体流量。

11、根据本申请的第二方面，提供一种单晶炉，包括：炉体；坩埚，坩埚设置在炉体内；导流筒，导流筒设置在炉体内并且悬设在坩埚的上部；水冷屏，水冷屏为上述第一方面的任一单晶炉水冷屏，水冷屏设置在炉体内并且设置在导流筒内侧。

12、在上述第二方面的一种可能的实现中，水冷屏上的出气孔包括多个内出气孔和多个外出气孔，导流筒的下端形成有贯穿导流筒的侧壁的多个导流筒孔，导流筒孔与外出气孔相对应，且导流筒孔的孔径大于外出气孔的孔径。

13、本申请的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

14、根据本实用新型的单晶炉水冷屏，水冷屏本体形成为两端贯通的筒体，筒体的筒壁内部形成有用于容纳冷却水的容纳腔，水冷屏本体的上端连接有进水管和出水管，吹气管设置在进水管和/或出水管中并在容纳腔内向下延伸至容纳腔的底部，分流装置形成为中空环形的分流环，吹气管的底端连通分流环的内腔，分流装置形成为中空环形的分流环，分流环沿其圆周方向间隔开设置有多个分流孔，分流孔位于水冷屏本体的底部，临近硅液面，来自吹气管的惰性气体能够迅速将硅液面附近的氧气吹拂带走，由此降低单晶中的氧含量，提高单晶品质，减少因氧含量高的无效单晶，减少资源浪费；

15、此外，吹气管位于水冷屏本体的容纳腔中，容纳腔中的冷却水对吹气管中的惰性气体同时进行冷却，吹出来的气体温度低，对单晶棒具有良好的降温效果；

16、进一步地，通过在进水管和出水管中分别设置吹气管，两根吹气管能够提高分流环中气体的均匀性，以便每个分流孔都有惰性气体均匀吹出，也即沿着单晶棒的周向一周进行均匀吹拂，能够进一步提高降低含氧量的效果；

17、进一步地，通过将分流装置内置在水冷屏本体的容纳腔中，当单晶炉在预定的运行时间后需要拆清炉内的所有部件时，只需要擦拭水冷屏光滑的表面即可，操作较为便捷；分流装置内置在水冷屏本体的容纳腔中，还能够避免单晶生长过程中掉棒、炸棒等事故将分流装置砸坏的情况，更加安全、可靠；单晶炉长时间运行后会挥发大量的挥发物，在加料时也会有硅粉上扬的情况，分流装置内置在水冷屏本体的容纳腔中，硅粉、细小硅料及炉内挥发物不会在分流装置上积攒，不会对加料产生不利影响；

18、进一步地，水冷屏本体上的出气孔包括多个内出气孔和多个外出气孔，内出气孔位于水冷屏本体的内侧，外出气孔位于水冷屏本体的外侧，通过设置为内出气孔的中心轴线向下倾斜，使得气体吹向单晶棒周围的硅液面，直接作用于结晶位置，吹拂带走结晶位置周围的氧气；通过设置为外出气孔的中心轴线向下倾斜，使得气体吹向水冷屏本体外侧的硅液面，及时从坩埚中带走多余的氧气，不让氧进入晶体内，大幅度减少单晶中氧的摄入量，同时也可以将液面上漂浮的细小杂质向外吹走，不让杂质靠近晶体，避免了单晶沾杂情况的发生；

19、更进一步地，外出气孔的中心轴线与竖直方向呈30°-60°夹角，内出气孔的中心轴线与水平方向呈30°-60°夹角，便于内侧吹气更加直接作用于结晶位置、外侧吹气更好的作用于水冷屏本体外侧的硅液面，靶向性更好；

20、进一步地，通过设置调节阀，将调节阀设于吹气管的上端，便于调控吹气管内的气体流量，控制气体吹拂的力度；

21、此外，根据本实用新型的单晶炉，坩埚设置在炉体内，导流筒设置在炉体内并且悬设在坩埚的上部，水冷屏设置在炉体内并且设置在导流筒内侧，导流筒的下端形成有贯穿导流筒的侧壁的多个导流筒孔，导流筒孔与外出气孔相对应，且导流筒孔的孔径大于水冷屏本体上的外出气孔的孔径，保证气体更好的吹出。

22、另外，在本申请技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。

技术特征：

1.一种单晶炉水冷屏，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种单晶炉水冷屏，其特征在于，所述分流装置内置于所述容纳腔的底部，所述分流装置的上端与所述水冷屏本体的两侧内壁之间分别密封连接，所述水冷屏本体上与所述分流孔相对应位置处一一对应地形成有多个出气孔。

3.根据权利要求2所述的一种单晶炉水冷屏，其特征在于，所述出气孔包括位于所述水冷屏本体内侧的多个内出气孔，所述内出气孔的中心轴线向下倾斜以将气体吹向单晶棒周围的硅液面。

4.根据权利要求3所述的一种单晶炉水冷屏，其特征在于，所述内出气孔的中心轴线与水平方向呈30°-60°夹角。

5.根据权利要求3所述的一种单晶炉水冷屏，其特征在于，所述出气孔还包括位于所述水冷屏本体外侧的多个外出气孔，所述外出气孔的中心轴线向下倾斜以将气体吹向所述水冷屏本体外侧的硅液面。

6.根据权利要求5所述的一种单晶炉水冷屏，其特征在于，所述外出气孔的中心轴线与竖直方向呈30°-60°夹角。

7.根据权利要求1所述的一种单晶炉水冷屏，其特征在于，所述水冷屏本体、所述进水管、所述出水管、所述吹气管和所述分流装置均由不锈钢制成。

8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的一种单晶炉水冷屏，其特征在于，还包括调节阀，所述调节阀设于所述吹气管的上端，用于调控所述吹气管内的气体流量。

9.一种单晶炉，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的一种单晶炉，其特征在于，所述水冷屏上的出气孔包括多个内出气孔和多个外出气孔，所述导流筒的下端形成有贯穿所述导流筒的侧壁的多个导流筒孔，所述导流筒孔与所述外出气孔相对应，且所述导流筒孔的孔径大于所述外出气孔的孔径。

技术总结本技术公开了一种单晶炉水冷屏及单晶炉，其中，单晶炉水冷屏包括：水冷屏本体，水冷屏本体形成为两端贯通的筒体，筒体的筒壁内部形成有用于容纳冷却水的容纳腔，水冷屏本体的上端连接有进水管和出水管，进水管和出水管分别与容纳腔相连通；吹气管，吹气管设置在进水管和/或出水管中并在容纳腔内向下延伸至容纳腔的底部；分流装置，分流装置连接水冷屏本体的底部，分流装置形成为中空环形的分流环，吹气管的底端连通分流环的内腔，分流环沿其圆周方向间隔开设置有多个分流孔。本技术的分流孔位于水冷屏本体的底部，所吹出气体临近硅液面也即单晶生长区域，能够迅速吹拂带走该区域所产生的氧气，降低单晶中的氧含量，提高单晶品质。技术研发人员：张鹏强,宋克冉,武绚丽,颜玉峰,孙须良受保护的技术使用者：曲靖晶澳光伏科技有限公司技术研发日：20231115技术公布日：2024/7/23