一种适用于单晶硅降功耗的热场结构及单晶炉系统的制作方法

1.本实用新型属于直拉单晶的技术领域，尤其是涉及一种适用于单晶硅降功耗的热场结构及单晶炉系统。


背景技术：

2.生产直拉大尺寸单晶硅需要更大的热场，大热场对功耗的损耗更为严重，所以在大尺寸直拉单晶硅的生产中降低运行功耗一定是降本增效的关键环节，大尺寸直拉单晶硅的优势就是产能，产能所体现出的就是均摊成本低，且对于下游组件端优势也较为明显，同等面积的组件可实现超过500w，并且转换率有效的提高，而且相同的土地组建电站，使用大尺寸硅片组件的电站中可更有效的降低度电成本，实现平价上网。所以降低大尺寸直拉单晶硅的运行功耗，对于整个产业链也是一种促进，推动行业的快速、稳健前行。现有的热场结构由上保温层、中保温层和下保温层拼接构成，上保温层与中保温层的拼接处存在拼接缝隙，造成热量损耗。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本实用新型提供一种适用于单晶硅降功耗的热场结构及单晶炉系统，以解决现有技术存在的以上或者其他问题。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种适用于单晶硅降功耗的热场结构，包括热屏封气环、热屏支撑环、内保温部和外保温部，其中，
5.内保温部设于外保温部的内部，且内保温部与外保温部内侧面接触；
6.热屏支撑环设于外保温部的内部，且热屏支撑环设于内保温部的一端，热屏支撑环与外保温部的内侧面接触，对热屏进行支撑；
7.热屏封气环设于外保温部的内部，且热屏封气环与热屏支撑环的远离内保温部的一侧面接触，热屏封气环与外保温部的内侧面接触，对热屏支撑环分别与内保温部和外保温部的接触处进行封堵。
8.进一步的，外保温部包括第一接触部、第二接触部和第三接触部，第一接触部、第二接触部与第三接触部依次连接，第一接触部的厚度大于第二接触部的厚度，第三接触部的厚度大于第二接触部的厚度，且第三接触部的厚度大于第一接触部的厚度。
9.进一步的，第一接触部的外侧面与第二接触部的外侧面位于同一平面，第二接触部的内侧面与第三接触部的内侧面位于同于平面。
10.进一步的，内保温部的长度小于第二接触部与第三接触部的长度之和，以使得内保温部的端部与第一接触部之间具有间隙，热屏支撑环插接于间隙内，且支撑环分别与内保温部和第一接触部接触。
11.进一步的，热屏封气环的端部凸出设于第一接触部的端部。
12.进一步的，热屏封气环与外保温部的内侧面接触。
13.进一步的，热屏支撑环的内径小于内保温部的内径，热屏封气环的内径大于热屏
支撑环的内径。
14.进一步的，内保温部为石墨保温桶。
15.进一步的，外保温部为一体保温固碳。
16.一种单晶炉系统，包括如上述的适用于单晶硅降功耗的热场结构，适用于单晶硅降功耗的热场结构设于下保温层的上部。
17.由于采用上述技术方案，适用于单晶硅将功耗的热场结构采用一体式结构，避免原有的上保温层与中保温层的拼接部分在炉台运行过程中的热量损耗，外保温部的厚度呈梯度式设置，不影响热场的纵向温度梯度，保证有足够的纵向温度梯度，有利于单晶在生长过程中带走结晶潜热。
附图说明
18.图1是本实用新型的一实施例的结构示意图。
19.图中：
20.1、热屏封气环2、热屏支撑环3、内保温部
21.4、外保温部
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
23.图1示出了本实用新型一实施例的结构示意图，本实施例涉及一种适用于单晶硅降功耗的热场结构及单晶炉系统，该适用于单晶硅降功耗的热场结构安装在单晶炉上，对单晶炉进行保温，保证热场的热稳定性，采用一体式结构设计，将原有的上保温层与中保温层的拼接部分在炉台运行过程中的损耗热量完全避免掉，同时采用非等厚设计，保证纵向温度梯度，带走单晶生长过程中结晶潜热，增强炉台保温性，降低炉台运行功耗，有效直接的降低单晶硅的生产成本。
24.一种适用于单晶硅降功耗的热场结构，如图1所示，包括热屏封气环1、热屏支撑环2、内保温部3和外保温部4，其中，内保温部3设于外保温部4的内部，且内保温部3与外保温部4内侧面接触，该热场结构安装在单晶炉内，且在热场结构的内部设有加热器和安装有石英坩埚的石墨坩埚，鉴于加热器及石英坩埚和石墨坩埚的形状，该外保温部4和内保温部3均为环形结构，在直拉单晶过程中进行保温，保证热场的热稳定性，为了减少热量的损失，内保温部3与外保温部4的内侧壁紧密贴合，且内保温部3与外保温部4在安装时，内保温部3与外保温部4的一端位于同一平面，内保温部3的该端与外保温部4的该端平齐设置，以便于该热场结构能够安装在单晶炉内的下保温层的顶部，为便于后续描述，设定：内保温部3的该端为内保温部3的底端，外保温部4的该端为外保温部4的底端，即，内保温部3的底端与外保温部4的底端平齐，以使得该热场结构准确快速的安装在下保温层的顶端，构成单晶炉的加热器外侧的保温结构，保证单晶炉在直拉单晶的过程中的热稳定性，避免断苞、扩断等现象的发生。
25.热屏支撑环2设于外保温部4的内部，且热屏支撑环2设于内保温部3的一端，热屏支撑环2的设置，用于对热屏的支撑，该热屏支撑环2在安装时，安装在内保温部3的顶端，且热屏支撑环2与外保温部4的内侧壁紧密贴合，便于热屏的安装。热屏支撑环2为环形结构，
热屏支撑环2的外径与外保温部4的内径相适应，且热屏支撑环2的内径小于内保温部3的内径，以便于内保温部3对热屏支撑环2进行支撑，进而便于热屏支撑环2对热屏进行支撑。
26.热屏支撑环2在安装时，热屏支撑环2与外保温部4同轴设置，以便于热屏支撑环2能够安装在外保温部4的内部且位于内保温部3的顶端。
27.热屏封气环1设于外保温部4的内部，且热屏封气环1与热屏支撑环2的远离内保温部3的一侧面接触，即，沿着外保温部4的顶端至底端的方向，热屏封气环1、热屏支撑环2与内保温部3依次设置，热屏封气环1对热屏支撑环2与内保温部3的接触处进行封堵，避免热量的损失，同时，对此处的气体流动进行疏导，使得气体沿着热屏封气环1及热屏流动，不会进入内保温部3与外保温部4之间的间隙，避免气体流动带走热量而造成热量损失。
28.具体地，上述的外保温部4包括第一接触部、第二接触部和第三接触部，第一接触部、第二接触部与第三接触部依次连接，第一接触部的厚度大于第二接触部的厚度，第三接触部的厚度大于第二接触部的厚度，且第三接触部的厚度大于第一接触部的厚度，使得外保温部4沿着顶端至底端的方向的厚度为非等厚度设置，外保温部4的厚度呈梯度变化，保证热场结构具有足够的纵向温度梯度，有利于单晶生长过程中带走结晶潜热。
29.第一接触部、第二接触部与第三接触部依次固定连接，该固定连接方式优选为一体成型，使得外保温部4为一体式结构，避免原有的上保温层和中保温层拼接部分在炉台运行过程中的热量损耗，有利于单晶在生长过程中带走结晶潜热。
30.为了不影响热场的纵向温度梯度，该第一接触部的厚度大于第二接触部的厚度，第三接触部的厚度大于第二接触部的厚度，内保温部3的高度小于第二接触部与第三接触部的高度之和，以使得内保温部3的端部与第一接触部之间具有间隙，热屏支撑环2插接于间隙内，且热屏支撑环2分别与内保温部3与第一接触部接触，即，第一接触部与内保温部3的顶端之间具有间隙，以便于热屏支撑环2的安装，且热屏支撑环2的厚度与该间隙相适应，使得热屏支撑环2插接于该间隙处。
31.第二接触部与第三接触部在设置时，第二接触部的内侧面(面向内保温部3的一侧面)与第三接触部的内侧面(面向内保温部3的一侧面)平齐，第二接触部的内侧面与第三接触部的内侧面位于同一平面，以便于内保温部3的安装，且以使得内保温部3与第二接触部的内侧面和第三接触部的内侧面紧密贴合。
32.第一接触部的内侧面(面向内保温部3的一侧面)与第二接触部的内侧面(面向内保温部3的一侧面)不对齐，第一接触部的内侧面凸出第二接触部的内侧面，且第一接触部的外侧面与第二接触部的外侧面位于同一平面，以便于第一接触部与内保温部3的顶端对热屏支撑环2进行压紧。
33.热屏封气环1的端部凸出设于第一接触部的端部，即，热屏封气环1的高度大于第一接触部的高度，以便于对气体流动进行疏导。该热屏封气环1的内径大于热屏支撑环2的内径，以便于热屏的安装。热屏封气环1在安装时，热屏的外径与第一接触部的内径相适应，热屏封气环1与外保温部4的内侧面接触，使得热屏封气环1紧贴在第一接触部的内侧壁上，对热屏支撑环2与内保温部3的接触处和热屏支撑环2与外保温部4的接触处进行封堵，避免气体进入及热量的损耗。
34.在本实施例中，优选的，内保温部3为石墨保温桶。
35.在本实施例中，优选的，外保温部4为一体保温固碳，即，外保温部4为一体式碳毡，
为市售产品，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
36.一种单晶炉系统，包括如上述的适用于单晶硅降功耗的热场结构，该适用于单晶硅降功耗的热场结构设于下保温层的上部。该热场结构取代原有的上保温层和中保温层，采用整体式结构设计，避免原有的上保温层与中保温层的拼接部分在炉台运行过程中的热量的损耗，外保温部4的厚度呈梯度设计，不影响热场的纵向温度梯度，保证有足够的纵向温度梯度，有利于单晶在生长过程中带走结晶潜热。
37.由于采用上述技术方案，适用于单晶硅将功耗的热场结构采用一体式结构，避免原有的上保温层与中保温层的拼接部分在炉台运行过程中的热量损耗，外保温部的厚度呈梯度式设置，不影响热场的纵向温度梯度，保证有足够的纵向温度梯度，有利于单晶在生长过程中带走结晶潜热。
38.以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。