单晶炉以及单晶硅棒的制备方法与流程

本申请涉及光伏领域，特别涉及一种单晶炉以及单晶硅棒的制备方法。

背景技术：

1、直拉式单晶炉是光伏及半导体行业制备高品质单晶硅棒的核心设备。在单晶硅棒拉制过程中，需向坩埚内持续或者分批补充多晶硅原料。然而，现有的单晶炉的加料方式存在加料效率低的问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种单晶炉以及单晶硅棒的制备方法，至少有利于解决现有的单晶炉的加料方式存在加料效率低的问题。

2、本申请一方面提供一种单晶炉，包括：

3、炉体，所述炉体内设置有坩埚；

4、加料装置，所述加料装置包括料仓、加料管和第一控制阀，所述料仓位于所述炉体外，所述料仓设置有料仓出料口和连通外部保护气源的充气口，所述加料管设置有料管进料口和料管出料口，所述料管进料口连通所述料仓出料口，所述料管出料口连通所述炉体，所述第一控制阀设置于所述加料管，所述第一控制阀位于所述料管进料口与所述料管出料口之间；

5、其中，所述第一控制阀被配置为在所述料仓内的气压高于所述炉体内的气压时开启，以通过压差将所述料仓内的原料经所述加料管输送至所述坩埚内。

6、可选的，所述加料管设置有连通外部保护气源的料管进气口，所述料管进气口位于所述料管进料口远离所述料管出料口的一侧。

7、可选的，所述加料装置还包括第二控制阀，所述第二控制阀设置于所述加料管，所述第二控制阀位于所述料管进气口与所述料管进料口之间；

8、所述加料装置具有第一加料模式和第二加料模式；在所述加料装置处于所述第一加料模式时，所述第一控制阀开启，所述第二控制阀关闭；在所述加料装置处于所述第二加料模式时，所述第一控制阀开启，所述第二控制阀开启。

9、可选的，所述单晶炉还包括旁通管路，所述旁通管路的两端分别连通外部保护气源和所述炉体，所述旁通管路与所述加料管呈并联设置。

10、可选的，所述料仓设置有连通抽真空设备的抽气口。

11、可选的，所述炉体包括主炉室、副炉室和隔离仓，所述隔离仓设置于所述主炉室与所述副炉室之间；所述坩埚设置于所述主炉室内，所述料管出料口连通所述主炉室。

12、可选的，所述主炉室设置有通孔，所述单晶炉还包括导料管；所述导料管插设于所述通孔处，所述导料管具有在所述导料管的延伸方向上相对的第一端和第二端；所述第一端位于所述炉体外且设置有导料入口，所述导料入口连通所述料管出料口；所述第二端位于所述主炉室内且设置有导料出口，所述导料出口与所述坩埚的埚口在所述炉体的轴向上相对。

13、可选的，所述主炉室内设置有换热套，所述换热套位于所述坩埚靠近所述副炉室的一侧，所述第二端位于所述换热套靠近所述炉体的中心轴的一侧。

14、可选的，所述导料管沿所述坩埚的周向间隔地设置有多个。

15、可选的，所述料仓设置有称重传感器，所述加料装置被配置为根据所述称重传感器控制所述加料装置的加料量。

16、本申请另一方面还提供一种单晶硅棒的制备方法，用于上述的单晶炉制备单晶硅棒，所述单晶硅棒的制备方法包括装料阶段、熔料阶段、引晶阶段、放肩阶段、等径阶段和收尾阶段；所述装料阶段包括：

17、关闭第一控制阀，从充气口向料仓内充入保护气体；

18、在所述料仓内的气压高于炉体内的气压时，开启所述第一控制阀，通过压差将所述料仓内的原料经加料管输送至坩埚内。

19、可选的，在所述装料阶段，控制所述坩埚以预设埚转速度进行转动，所述预设埚转速度为1rpm~5rpm。

20、可选的，所述在所述料仓内的气压高于炉体内的气压时，开启所述第一控制阀，通过压差将所述料仓内的原料经加料管输送至坩埚内之后，所述装料阶段还包括：开启第二控制阀，将加料装置从第一加料模式切换至第二加料模式。

21、本申请提供的技术方案至少具有以下优点：

22、本申请提供的单晶炉的料仓与炉体经加料管直接连通，通过向料仓内通入保护气体建立高压，开启第一控制阀后，利用料仓与炉体之间的压差驱动原料沿加料管自动输送至坩埚内。单晶炉的加料过程连续快速，无需反复净化副炉室或者等待料筒周转，一次性便可完成满埚加料，大幅缩短工时并提高效率；加料全程由压差自动完成，无需人工干预，降低了人机比与人力成本，提升了自动化程度和操作一致性；原料在封闭环境中由保护气体输送，避免了污染和损坏，确保了纯净度与硅棒品质；气压驱动送料平稳，消除了溅硅、烫穿换热套以及卡料风险；同时省去了副炉室反复洗气步骤，节约了保护气体消耗。单晶炉以简洁的加料装置，同时解决了现有技术中的加料效率低、自动化程度低、原料易受污染、安全风险高以及气体浪费严重等问题。

1.一种单晶炉，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述加料管设置有连通外部保护气源的料管进气口，所述料管进气口位于所述料管进料口远离所述料管出料口的一侧。

3.根据权利要求2所述的单晶炉，其特征在于，所述加料装置还包括第二控制阀，所述第二控制阀设置于所述加料管，所述第二控制阀位于所述料管进气口与所述料管进料口之间；

4.根据权利要求2所述的单晶炉，其特征在于，所述单晶炉还包括旁通管路，所述旁通管路的两端分别连通外部保护气源和所述炉体，所述旁通管路与所述加料管呈并联设置。

5.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述料仓设置有连通抽真空设备的抽气口。

6.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述炉体包括主炉室、副炉室和隔离仓，所述隔离仓设置于所述主炉室与所述副炉室之间；所述坩埚设置于所述主炉室内，所述料管出料口连通所述主炉室。

7.根据权利要求6所述的单晶炉，其特征在于，所述主炉室设置有通孔，所述单晶炉还包括导料管；所述导料管插设于所述通孔处，所述导料管具有在所述导料管的延伸方向上相对的第一端和第二端；所述第一端位于所述炉体外且设置有导料入口，所述导料入口连通所述料管出料口；所述第二端位于所述主炉室内且设置有导料出口，所述导料出口与所述坩埚的埚口在所述炉体的轴向上相对。

8.根据权利要求7所述的单晶炉，其特征在于，所述主炉室内设置有换热套，所述换热套位于所述坩埚靠近所述副炉室的一侧，所述第二端位于所述换热套靠近所述炉体的中心轴的一侧。

9.根据权利要求7所述的单晶炉，其特征在于，所述导料管沿所述坩埚的周向间隔地设置有多个。

10.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述料仓设置有称重传感器，所述加料装置被配置为根据所述称重传感器控制所述加料装置的加料量。

11.一种单晶硅棒的制备方法，用于如权利要求1-10任意一项所述的单晶炉制备单晶硅棒，其特征在于，所述单晶硅棒的制备方法包括装料阶段、熔料阶段、引晶阶段、放肩阶段、等径阶段和收尾阶段；所述装料阶段包括：

12.根据权利要求11所述的单晶硅棒的制备方法，其特征在于，在所述装料阶段，控制所述坩埚以预设埚转速度进行转动，所述预设埚转速度为1rpm~5rpm。

13.根据权利要求11所述的单晶硅棒的制备方法，其特征在于，所述在所述料仓内的气压高于炉体内的气压时，开启所述第一控制阀，通过压差将所述料仓内的原料经加料管输送至坩埚内之后，所述装料阶段还包括：开启第二控制阀，将加料装置从第一加料模式切换至第二加料模式。