(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111441084 A(43)申请公布日 2020.07.24
(21)申请号 201910044963.4(22)申请日 2019.01.17
(71)申请人 银川隆基硅材料有限公司
地址 750000 宁夏回族自治区银川市（国家
级）经济技术开发区开元东路15号(72)发明人 李博一 冉瑞应 杨东 金雪 唐青 (74)专利代理机构 北京润泽恒知识产权代理有
限公司 11319
代理人 莎日娜(51)Int.Cl.
C30B 15/00(2006.01)C30B 29/06(2006.01)
权利要求书1页 说明书6页 附图10页
(54)发明名称
一种热屏及单晶炉用热场(57)摘要
本发明提供了一种热屏及单晶炉用热场，涉及太阳能光伏技术领域。所述热屏包括：热屏本体和热量反射筒；所述热屏本体具有拉晶通道；所述热量反射筒至少部分位于所述拉晶通道内，所述热量反射筒具有通孔；所述通孔与所述拉晶通道连通。热量反射筒至少部分位于拉晶通道内，热量反射筒具有通孔，该通孔与拉晶通道连通，使得热量通过拉晶通道向单晶炉低温部件传输过程中，由于位于拉晶通道中的热量反射筒的反射和阻挡等，大部分的热量会再次返回至熔体中，从很大程度上减少了热量的损失，减少了耗电量，降低了拉晶成本。同时，热屏包括热屏本体和热量反射筒，热屏本体和热量反射筒可以分别单独加工，便于加工，且结构简单，便于装配。
CN 111441084 ACN 111441084 A
权 利 要 求 书
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1.一种热屏，其特征在于，包括：热屏本体和热量反射筒；所述热屏本体具有拉晶通道；所述热量反射筒至少部分位于所述拉晶通道内，所述热量反射筒具有通孔；所述通孔与所述拉晶通道连通。
2.根据权利要求1所述的热屏，其特征在于，所述拉晶通道具有靠近熔体的第一端和与所述第一端相对的第二端；
所述拉晶通道的直径，从所述第一端向所述第二端增大；所述通孔的直径，自所述第一端向第二端方向减小。3.根据权利要求1所述的热屏，其特征在于，所述通孔沿所述热量反射筒的轴向贯穿其两端；所述热屏本体和所述热量反射筒同轴设置。
4.根据权利要求1所述的热屏，其特征在于，所述热量反射筒上设置有至少一个透气孔，所述至少一个透气孔环绕所述热量反射筒的中心轴线均匀分布；所述热量反射筒具有至少一个透光孔。
5.根据权利要求1所述的热屏，其特征在于，所述热量反射筒的材质包括：钼、石墨、碳碳复合材质中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的热屏，其特征在于，所述通孔的最小直径大于预设拉晶尺寸。7.根据权利要求4所述的热屏，其特征在于，所述热量反射筒的外壁上设置有保温层；所述保温层具有多个开孔，所述多个开孔分别与所述透气孔、所述透光孔相对应连通。
8.根据权利要求1所述的热屏，其特征在于，所述热量反射筒为百叶窗结构，所述热量反射筒包括多个叶片，相邻的两个叶片之间的缝隙与所述拉晶通道的轴向垂直。
9.一种单晶炉用热场，其特征在于，包括：保温筒和如权利要求1-8中任一项所述的热屏；所述保温筒具有沿轴向贯穿其两端的保温通孔；所述保温筒与所述热屏同轴设置。
10.如权利要求9所述的单晶炉用热场，其特征在于，所述热屏还包括连接于所述热屏本体的安装板，所述安装板位于远离熔体的一端，所述热屏通过所述安装板安装在所述保温筒的保温通孔内。
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说 明 书
一种热屏及单晶炉用热场
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技术领域
[0001]本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别是涉及一种热屏及单晶炉用热场。背景技术
[0002]直拉法生产单晶硅工艺中，单晶炉从加热熔料开始至本炉拉晶完毕，整个工序均需要提供较多热量，在拉晶过程中耗电量巨大，运营成本高。[0003]目前，在直拉法生产单晶硅过程中，单晶炉用热场中的热屏可以起到降低加热功率，增加热场的纵向温度梯度，降低晶体氧含量的作用。熔体正上方对应着中空环状的热屏，热屏的开口从下至上逐渐增大，形成拉晶通道。熔体的热量直接通过中间的拉晶通道辐射出去，并由单晶炉的低温部件，如炉盖等带走。
[0004]发明人在研究上述现有技术的过程中发现，上述现有技术方案存在如下缺点：由于热屏的中空环状开口从下至上逐渐增大，使得热量流失快，不利于节能环保。发明内容
[0005]本发明提供一种热屏及单晶炉用热场，旨在解决现有的热屏使得热量流失快，耗电量大的问题。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种热屏，包括：热屏本体和热量反射筒；所述热量反射筒具有拉晶通道；
[0007]所述热量反射筒至少部分位于所述拉晶通道内，所述热量反射筒具有通孔；所述通孔与所述拉晶通道连通。[0008]可选的，所述拉晶通道具有靠近熔体的第一端和与所述第一端相对的第二端；[0009]所述拉晶通道的直径，从所述第一端向所述第二端增大；[0010]所述通孔的直径，自所述第一端向第二端方向减小。[0011]可选的，所述通孔沿所述热量反射筒的轴向贯穿其两端；所述热屏本体和所述热量反射筒同轴设置。[0012]可选的，所述热量反射筒上设置有至少一个透气孔，所述至少一个透气孔环绕所述热量反射筒的中心轴线均匀分布；所述热量反射筒具有至少一个透光孔。[0013]可选的，所述热量反射筒的材质包括：钼、石墨、碳碳复合材质中的至少一种。[0014]可选的，所述通孔的最小直径大于预设拉晶尺寸。[0015]可选的，所述热量反射筒的外壁上设置有保温层；所述保温层具有多个开孔，所述多个开孔分别与所述透气孔、所述透光孔相对应连通。[0016]可选的，所述热量反射筒为百叶窗结构，所述热量反射筒包括多个叶片，相邻的两个叶片之间的缝隙与所述拉晶通道的轴向垂直。[0017]第二方面，本发明实施例提供了一种单晶炉用热场，包括：保温筒和如上任一所述的热屏；所述保温筒具有沿轴向贯穿其两端的保温通孔；所述保温筒与所述热屏同轴设置。[0018]可选的，所述热屏还包括连接于所述热屏本体的安装板，所述安装板位于远离熔
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说 明 书
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体的一端，所述热屏通过所述安装板安装在所述保温筒的保温通孔内。[0019]在本发明实施例中，热屏包括：热屏本体和热量反射筒；所述热屏本体具有拉晶通道；所述热量反射筒至少部分位于所述拉晶通道内，所述热量反射筒具有通孔；所述通孔与所述拉晶通道连通。热量反射筒至少部分位于拉晶通道内，热量反射筒具有通孔，该通孔与拉晶通道连通，使得热量通过拉晶通道向单晶炉低温部件传输过程中，由于位于拉晶通道中的热量反射筒的反射和阻挡等，大部分的热量会再次返回至熔体中，从很大程度上减少了热量的损失，可减少耗电量，降低拉晶成本。同时，热屏包括热屏本体和热量反射筒，热屏本体和热量反射筒可以分别单独加工，便于加工，且结构简单。附图说明
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1示出了本发明实施例一中的一种热屏的结构示意图；
[0022]图2示出了本发明实施例一中的一种单晶炉用热场的结构示意图；[0023]图3示出了本发明实施例二中的第一种热屏的结构示意图；[0024]图4示出了本发明实施例二中的第二种热屏的结构示意图；
[0025]图5示出了本发明实施例二中的一种单晶炉用热场的结构示意图；[0026]图6示出了本发明实施例二中的第三种热屏的结构示意图；[0027]图7示出了本发明实施例二中的第四种热屏的结构示意图；[0028]图8示出了本发明实施例二中的第五种热屏的结构示意图；
[0029]图9示出了本发明实施例三中的一种单晶炉用热场的结构示意图；[0030]图10示出了本发明实施例三中的一种保温筒的结构示意图；[0031]图11示出了本发明实施例三中的一种热屏的结构示意图；
[0032]图12示出了本发明实施例三中的一种热屏和保温筒配合的结构示意图。[0033]附图标号说明：[0034]10-热屏，11-热屏本体，12-热量反射筒，13-保温层，131--保温层的开孔，111-拉晶通道，1111-拉晶通道的第一端，1112-拉晶通道的第二端，112-热屏安装板，121-热量反射筒的通孔，122-热量反射筒的透气孔，123-热量反射筒的透光孔，124-百叶窗叶片，125-两个百叶窗叶片之间形成的缝隙，20-单晶炉用热场，21-炉盖，22-保温筒，221-保温通孔，30-熔体，40-热量运动路径，50-晶棒，60-惰性气体的运动路径。具体实施方式
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0036]实施例一
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说 明 书
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参照图1，图1示出了本发明实施例一中的一种热屏的结构示意图，热屏10可以包
括：热屏本体11和热量反射筒12，热屏本11具有拉晶通道111；热量反射筒12至少部分位于拉晶通道111内，热量反射筒12具有通孔121；通孔121与拉晶通道111连通。[0038]具体的，参照图2所示，图2示出了本发明实施例一中的一种单晶炉用热场的结构示意图，同时，参照图1，热场20中，热屏10可以具有拉晶通道111，该拉晶通道111可以位于熔体30的上方，热量反射筒12至少部分位于拉晶通道111内，热量反射筒12具有通孔121；通孔121与拉晶通道111连通。
[0039]热量反射筒12至少部分位于该拉晶通道111中，图2中的40为热量的传递路径，热量反射筒12与拉晶通道111形成的空间，相比于现有技术，空间变小，熔体30的热量在向低温区传递的过程中，到达位于拉晶通道111中的上述热量反射筒12，由于该热量反射筒12的反射和阻挡作用，大部分热量会改变其传递方向，由原来从熔体30向炉盖21方向运动，改变为朝向熔体30运动，进而使得大部分热量返回到了熔体30中，从很大程度上减少了热量的损失，可降低耗电量及拉晶成本。[0040]在本发明实施例中，热屏包括：热屏本体和热量反射筒；所述热屏本体具有拉晶通道；所述热量反射筒至少部分位于所述拉晶通道内，所述热量反射筒具有通孔；所述通孔与所述拉晶通道连通。热量反射筒至少部分位于拉晶通道内，热量反射筒具有通孔，该通孔与拉晶通道连通，使得热量通过拉晶通道向单晶炉低温部件传输过程中，由于位于拉晶通道中的热量反射筒的反射和阻挡等，大部分的热量会再次返回至熔体中，从很大程度上减少了热量的损失，可减少耗电量，降低拉晶成本。同时，热屏包括热屏本体和热量反射筒，热屏本体和热量反射筒可以分别单独加工，便于加工，且结构简单，便于装配。[0041]实施例二[0042]参照图3，图3示出了本发明实施例二中的第一种热屏的结构示意图，拉晶通道111具有靠近熔体的第一端1111和与第一端1111相对的第二端1112；拉晶通道111的直径，从第一端1111向第二端1112增大；通孔121的直径，从第一端1111向第二端1112方向减小。[0043]具体的，参照图3所示，拉晶通道111具有靠近熔体的第一端1111和与第一端1111相对的第二端1112；拉晶通道111的直径，从第一端1111向第二端1112增大，即，图3中，拉晶通道111在第二端1112的直径R1最大。通孔121的直径，从第一端1111向第二端1112方向减小。即，图3中，通孔121在远离第一端1111的直径R2最小。进而使得，距离熔体30最远的一端，通孔121的直径R2最小，可以尽可能多的反射和阻挡热量，使得热量再次返回至熔体中，从更大程度上减少了热量的损失，减少了耗电量，降低了拉晶成本。[0044]在本发明实施例中，参照图1或图2或图3，通孔121沿热量反射筒12的轴向贯穿其两端，热屏本体11和热量反射筒12可以同轴设置，热量反射筒12可以更大程度的位于拉晶通道111中，进而可以使得尽可能多的反射和阻挡热量，使得热量再次返回至熔体中，从更大程度上减少了热量的损失，减少了耗电量，降低了拉晶成本；同时，热屏本体11和热量反射筒12同轴设置，便于热屏的安装。[0045]在本发明实施例中，参照图4所示，图4示出了本发明实施例二中的第二种热屏的结构示意图，热量反射筒12上设置有至少一个透气孔122。该透气孔122的数量和大小等可以根据实际需要进行设定，在本发明实施例中，对此不作具体限定。上述至少一个透气孔122环绕热量反射筒12的中心轴线均匀分布。
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具体的，参照图5所示，图5示出了本发明实施例二中的一种单晶炉用热场的结构
示意图，惰性气体等朝向熔体30方向的运动等，可能会由于热量反射筒12的遮挡，而产生影响，为了便于惰性气体等朝向熔体30方向的运动等，可以在上述热量反射筒12上设置有至少一个透气孔122，透气孔122的个数和大小等，不作具体限定。参照图5所示，60示出了惰性气体的运动路径，惰性气体可以通过上述透气孔122，朝向熔体30运动。通过在热量反射筒12上设置至少一个透气孔122，进而保证了拉晶过程对惰性气体的正常需求。[0047]参照图4所示，上述至少一个透气孔122环绕热量反射筒12的中心轴线均匀分布，可以保证上述惰性气体通过上述透气孔122，从各个方向较为均匀的朝向熔体30运动，不会在熔体30中产生较大涡流，有利于拉晶。[0048]在本发明实施例中，参照图6所示，图6示出了本发明实施例二中的第三种热屏的结构示意图，由于该热屏10中热量反射筒12的遮挡，使得原来从炉盖21方向观察的空间减小，为了方便观察，可以在上述热量反射筒12上设置有至少一个透光孔123，该透光孔123的个数和大小等，可以根据实际需要确定，在本发明实施例中，对此不作具体限定。[0049]在本发明实施例中，具体的，参照图6所示，上述透光孔123可以作为摄像头窥视孔使用，或者，上述透光孔123可以作为操作人员窥视孔使用等，上述透光孔123可以根据具体的用途等，设置大小、位置和数量等，在本发明实施例中，对此不作具体限定。[0050]在本发明实施例中，上述热量反射筒12的材质可以包括：钼、石墨、碳碳复合材质中的至少一种。具体的，上述热量反射筒12的材质可以为钼，或者，上述热量反射筒12的材质可以为石墨，或者，上述热量反射筒12的材质可以为碳碳复合材质，或者，上述热量反射筒12的材质可以为上述几种材质的混合等。[0051]在本发明实施例中，上述热量反射筒12的材质可以包括：钼、石墨、碳碳复合材质中的至少一种。进而使得上述热量反射筒12不仅能够耐高温，同时，不会给拉晶带入杂质等。
[0052]在本发明实施例中，参照图3，该通孔121的最小直径大于预设拉晶尺寸。参照图2，该预设拉晶尺寸可以为晶棒50的最大外径尺寸，即图3中，通孔121的最小直径R2大于预设拉晶尺寸，进而使得该热屏10可以不会影响正常的拉晶。该通孔121的最小直径R2可以根据晶棒50的外径进行确定，在本发明实施例中，不作具体限定。[0053]在本发明实施例中，参照图7，图7示出了本发明实施例二中的四种热屏的结构示意图，该热量反射筒12的外壁设置有保温层13。保温层13具有多个开孔131，保温层13的多个开孔131分别与透气孔122、透光孔123相对应连通。[0054]具体的，保温层13的开孔131数量和大小可以根据与其配合的热量反射筒12上的透气孔122或者透光孔123的数量和大小等确定，在本发明实施例中，对此不作具体限定。[0055]参照图7所示，热量反射筒12的外壁设置有保温层13，通过在该热量反射筒12外壁设置的保温层13，可以进一步减少热量的损失，同时，保温层13具有开孔131，保温层13的开孔131分别与透气孔122、透光孔123相对应连通，能够保证拉晶过程中，正常的窥视和透气等。
[0056]在本发明实施例中，可以在热量反射筒12的全部外壁设置保温层13，也可以在热量反射筒12的局部外壁设置保温层13，在本发明实施例中，对此不作具体限定。[0057]在本发明实施例中，可选的，参照图8，图8示出了本发明实施例二中的第五种热屏
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说 明 书
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的结构示意图，热量反射筒12可以为百叶窗结构，热量反射筒包括多个叶片124，相邻的两个叶片124之间的缝隙125与拉晶通道111的轴向垂直。[0058]具体的，参照图8所示，拉晶过程中，热量的运动方向大致沿拉晶通道的轴向，相邻的两个叶片124之间形成的缝隙125与拉晶通道的轴向垂直，也就是说每个叶片124与热量的运动方向也垂直，进而每个叶片124反射或阻挡的热量更多，使得热量再次返回至熔体中，从更大程度上减少了热量的损失，减少了耗电量，降低了拉晶成本。[0059]在本发明实施例中，可以将热量反射筒12全部设置为百叶窗结构，也可以将热量反射筒12部分设置为百叶窗结构，在本发明实施例中，对此不作具体限定。[0060]在本发明实施例中，通过将热量反射筒12为百叶窗结构，可以使气流等通过百叶窗均匀通入熔体中，同时，一部分热量可以通过上述百叶窗，到达至炉体的低温部件，如炉盖21，其余的热量通过百叶窗叶片的反射和阻挡，进入熔体中。[0061]在本发明实施例中，热屏包括：热屏本体和热量反射筒；所述热屏本体具有拉晶通道；所述热量反射筒至少部分位于所述拉晶通道内，所述热量反射筒具有通孔；所述通孔与所述拉晶通道连通。热量反射筒至少部分位于拉晶通道内，热量反射筒具有通孔，该通孔与拉晶通道连通，使得热量通过拉晶通道向单晶炉低温部件传输过程中，由于位于拉晶通道中的热量反射筒的反射和阻挡等，大部分的热量会再次返回至熔体中，从很大程度上减少了热量的损失，可减少耗电量，降低拉晶成本。同时，热屏包括热屏本体和热量反射筒，热屏本体和热量反射筒可以分别单独加工，便于加工，且结构简单，便于装配。[0062]实施例三[0063]参照图9，图9示出了本发明实施例三中的一种单晶炉用热场的结构示意图，该单晶炉用热场20可以包括如上任一热屏10，以及保温筒22。参照图10，图10示出了本发明实施例三中的一种保温筒的结构示意图，该保温筒22具有沿轴向贯穿其两端的保温通孔221，保温筒22与热屏10同轴设置。[0064]具体的，参照图9和图10，单晶炉用热场包括保温筒22和任一上述热屏10，保温筒22具有沿轴向贯穿其两端的保温通孔221，保温筒22与热屏10同轴设置，进而可以便于热屏10和保温筒的固定安装。[0065]参照图11，图11示出了本发明实施例三中的一种热屏的结构示意图，可选的，热屏10还包括连接于热屏本体11的安装板112，参照图9，安装板112位于远离熔体30的一端，参照图12所示，图12示出了本发明实施例三中的一种热屏10和保温筒22配合的结构示意图。热屏10通过安装板112安装在保温筒22的保温通孔221内。[0066]具体的，参照图11，该热屏本体11还可以包括：安装板112；参照图9和图11，该安装板112设置于热屏本体11远离熔体30的一端。
[0067]该热屏10通过该安装板112固定安装在上述保温筒22的保温通孔221内。具体的，可以通过法兰，将热屏10的安装板112固定安装在上述保温筒22的保温通孔221内。在本发明实施例中，对此不作具体限定。[0068]在本发明实施例中，该单晶炉用热场20的炉盖21外壁上可以设置观察窗等，在将上述热屏本体11的安装板112固定安装在上述保温筒22的保温通孔221内之后，可以通过转动热量反射筒12，进而将该热量反射筒12上的上述作为摄像头窥视孔或人员窥视孔的透光孔123，正对上述单晶炉用热场20炉盖21外壁上的观察窗等，进而方便观察单晶炉用热场20
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内部的情况等。发明实施例中，对此不作具体限定。[0069]在本发明实施例中，单晶炉包括：保温筒和上述任一项的热屏；所述保温筒具有沿轴向贯穿其两端的保温通孔；所述保温筒与所述热屏同轴设置。热量通过拉晶通道向单晶炉用热场的低温部件传输过程中，由于位于拉晶通道中的热量反射筒的反射和阻挡等，大部分的热量会再次返回至熔体中，从很大程度上减少了热量的损失，可以减少耗电量，降低拉晶成本。同时，热屏包括热屏本体和热量反射筒，热屏本体和热量反射筒可以分别单独加工，便于加工，且结构简单，便于装配；同时，保温筒与热屏同轴设置，便于安装。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。[0070]通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。[0071]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
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