一种降低直拉单晶硅氧含量的导流筒的制作方法

1.本实用新型属于光伏技术领域，尤其是涉及一种降低直拉单晶硅氧含量的导流筒。


背景技术：

2.氧是cz硅单晶中含量最高，行为最复杂的一种杂质，晶体中的氧既有益又有害，因此，在拉制硅单晶过程中需要对氧含量进行控制。
3.在直拉单晶中降低氧含量主要有两大类方法，第一类就是抑制氧原子的产生，也就是降低石英坩埚的溶解速度，第二类就是加快氧原子的挥发速度，即增加sio的挥发速率。
4.导流筒在热场中主要作用是隔绝加热器对单晶的热辐射，增大单晶温度梯度，从而提高拉速，同时使氩气流经导流筒吹拂液面，带走氧化物，也就是说氩气流经导流筒下沿速率越快，带走的氧化物越多，单晶氧含量也就越低。
5.当前导流筒结构如图5所示，导流筒下沿斜面为直线形状，导流筒下口呈圆形，氩气流经导流筒下沿的速率不高，不能快速的将氧化物带走。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，本实用新型提供一种降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，以解决现有技术存在的以上或者其他前者问题。
7.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，包括上筒壁和下筒壁，下筒壁的一端与上筒壁连接，下筒壁的自由端设有多个开槽，以使得流经下筒壁自由端的保护气体的流速增加。
8.进一步的，开槽沿着下筒壁的自由端的径向方向设置，多个开槽沿着下筒壁的自由端的周向设置。
9.进一步的，多个开槽被至少设置为一组，多组开槽沿着下筒壁的自由端的径向方向设置。
10.进一步的，每一组中的多个开槽设于下筒壁的自由端的同一周向上，且相邻组中的多个开槽交错设置。
11.进一步的，开槽为通槽；或，
12.开槽设于下筒壁的自由端的面向下筒壁内部的侧面上，且开槽的深度小于下筒壁的自由端的厚度。
13.进一步的，开槽沿着下筒壁的周向方向的长度为5-50mm，开槽沿着下筒壁的径向方向的长度为5-50mm。
14.进一步的，下筒壁的截面形状为曲线，以使得流经下筒壁的保护气体的流速增加。
15.进一步的，下筒壁的截面形状为向下筒壁的外部方向凸起的曲线形状。
16.进一步的，下筒壁的截面形状为圆弧。
17.进一步的，下筒壁的截面的半径为150-400mm。
18.由于采用上述技术方案，使得降低直拉单晶硅氧含量的导流筒的结构简单，使用方便，导流筒的下筒壁的截面形状为曲线，使得导流筒的下筒壁的外侧壁至硅溶液液面之间的距离减小，在流经相同的氩气流量时，氩气流经下筒壁的侧壁的速率大于流经现有技术中的直线型的下筒壁的侧壁的速率，从而提高带走氧化物的能力；导流筒的下筒壁的自由端设有多个开槽，增大了流经该自由端的氩气的流通的面积，与现有技术中的导流筒相比，相同时间内流经自由端的氩气的流量增加，使得氩气的流速增加，从而提高带走氧化物的能力，降低硅单晶中的氧含量，提高单晶的品质。
附图说明
19.图1是本实用新型的一实施例的导流筒结构示意图；
20.图2是本实用新型的一实施例的导流筒的俯视结构示意图；
21.图3是本实用新型的一实施例的导流筒局部结构示意图；
22.图4是使用本实用新型中的的导流筒时的氩气流动示意图；
23.图5是现有技术中的导流筒的结构示意图；
24.图6是使用现有技术中的导流筒时的氩气流动示意图。
25.图中：
26.1、上筒壁
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2、下筒壁
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3、自由端
27.4、开槽
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a、开槽沿着自由端周 b、开槽沿着自由端
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向的长度
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径向方向的长度
29.h、导流筒外侧壁至硅溶
30.液液面之间的距离
具体实施方式
31.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。
32.图1示出了本实用新型一实施例的结构示意图，本实施例涉及一种降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，用于直拉单晶时使用，该导流筒的下筒壁的截面形状为曲线，在相同的保护气体的流量时，保护气体流经曲线型的下筒壁的速率大于流经直线型的下筒壁的速率，带走氧化物的能力提高；在导流筒的下筒壁的自由端设有多个开槽，增大保护气体流经的面积，相同时间内，保护气体流经具有开槽的下筒壁的速率大于现有圆形的下筒壁的速率，提高带走氧化物的能力，提高单晶的品质。
33.一种降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，如图1-4所示，包括上筒壁1和下筒壁2，上筒壁1与下筒壁2连接，构造成导流筒的结构，下筒壁2的一端与上筒壁1连接，另一端为自由端3，下筒壁2的自由端3靠近硅溶液液面。
34.其中，下筒壁2的自由端3设有多个开槽4，以使得流经下筒壁2自由端3的保护气体的流速增加，与现有的导流筒(如图5所示)的下筒壁2的自由端3相比，多个开槽4的设置，增大了保护气体流经导流筒的下筒壁2的自由端3的面积，使得更多的保护气体从导流筒的下筒壁2的自由端3流出，增加了流经导流筒的下筒壁2的自由端3的保护气体的流量，在相同时间内，流经导流筒的下筒壁2的自由端3的保护气体的流量增加，则保护气体的速率增加，
进而保护气体能够带走更多的氧化物，提高了保护气体带走氧化物的能力，降低了拉制的硅单晶的氧含量，提高单晶的品质。
35.开槽4的数量为多个，根据导流筒的下筒壁2的自由端3的直径的大小进行选择，这里不做具体要求。导流筒为环状结构，且导流筒的下筒壁2为导流筒靠近硅溶液的部分，导流筒的下筒壁2的自由端3靠近硅溶液的液面，该下筒壁2的自由端3为圆形，多个开槽4沿着下筒壁2的自由端3的周向设置，多个开槽4在设置时，可以是等间距设置，也可以是非等间距设置，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。优选的，在本实施例中，多个开槽4沿着下筒壁2的自由端3的周向等间距设置。
36.多个开槽4至少呈一组设置，具体地，当多个开槽4为一组设置时，多个开槽4可以设置在下筒壁2的自由端3的同一圆周上，也可以设置在下筒壁2的自由端3的非同一圆周上，根据实际需求进行选择设置；当多个开槽4为多组设置时，多组开槽4沿着下筒壁2的自由端3的径向方向设置，设置在不同不同的圆周上，相邻圆周上的开槽4交错设置，尽可能的增大保护气体的流通面积。开槽4的组数及每组中开槽4的数量根据实际需求进行选择设置，这里不做具体要求。在本实施例中，优选的，开槽4的组数为一组，每一组中的开槽4设于下筒壁2的自由端3的同一圆周上，且多个开槽4等间距设置，使得流经开槽4后的保护气体分布均匀，均匀流出。
37.开槽4在设置时，开槽4沿着下筒壁2的自由端3的径向方向设置，也就是，该开槽4由下筒壁2的自由端3的端部沿着下筒壁2的径向方向向内凹陷形成，在径向方向上，增大下筒壁2的面积，使得相同时间内更多的保护气体流经下筒壁2的自由端3，使得保护气体能够带走更多的氧化物。
38.该开槽4为通槽，保护气体从开槽4内流过，在不同的径向方向增大保护气体流经的面积，增大单位时间内的流经下筒壁2的自由端3的保护气体的流量，提高保护气体带走氧化物的能力。
39.或者，开槽4设于下筒壁2的自由端3的面向下筒壁2的内部的侧面上，且开槽4的深度小于下筒壁2的自由端3的厚度，使得开槽4不是通槽，保护气体流经下筒壁2的自由端3时，沿着开槽4的底壁流动，并从自由端3的端部流出，在导流筒的轴线方向上增大了保护气体的流通的面积，在相同时间内增大了流经下筒壁2的自由端3的保护气体的流量，提高了保护气体带走氧化物的能力。该开槽4的深度根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
40.上述的开槽4沿着下筒壁2的周向方向的长度a为5-50mm，根据导流筒的尺寸进行选择设置，这里不做具体要求。
41.开槽4沿着下筒壁2的径向方向的长度b为5-50mm，根据导流筒的尺寸进行选择设置，这里不做具体要求。
42.上述的开槽4的形状可以是方形，也可以是圆形，或者是椭圆形，或者是菱形，或者是其他形状，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
43.进一步优化方案，如图1所示，下筒壁2的截面形状为曲线，以使得流经下筒壁2的保护气体的流速增加，与现有技术中的导流筒(如图5所示)的下筒壁2的截面形状相比(现有技术中的导流筒的下筒壁的截面形状为直线)，曲线形状的下筒壁2，能够减小下筒壁2的外侧面至硅溶液液面之间的距离h，如图4和6所示，从导流筒的下筒壁2的自由端3流出的保护气体通过该距离h流出，该距离h减小，使得保护气体的流速提高，提高保护气体带走氧化
物的能力。该下筒壁2的截面形状为向下筒壁2的外部方向凸起的曲线形状，以此能够减小下筒壁2的外侧壁至硅溶液液面之间的距离h，该下筒壁2的截面形状为曲线时，其可以是任意形状的曲线，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
44.在本实施例中，优选的，该下筒壁2的截面形状为圆弧，便于制备。该圆弧形状的截面的圆心角根据导流筒的尺寸进行选择，这里不做具体要求。
45.该下筒壁2的截面的半径为150-400mm，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
46.上述的保护气体为氩气。
47.该降低直拉单晶硅氧含量的导流筒在使用时，将导流筒与炉盖连接，将保温层和水冷内导沿着由导流筒内侧壁向轴线方向依次安装在导流筒的内部；在直拉单晶的过程中，氩气由副室通入，并沿着副室流动，进入单晶炉主室内，进而进入水冷内导内部，沿着水冷内导与单晶硅棒之间的间隙流动，从导流筒的下筒壁2的自由端3与单晶硅棒之间的间隙流出，并沿着导流筒外侧壁与硅溶液液面之间的间隙向石英坩埚外部方向流动，流动至单晶炉底部的排气通道，在氩气流经导流筒下筒壁2的自由端3与单晶硅棒的间隙流动时，带走硅溶液挥发出来的氧化物，并携带氧化物流动，同时流经导流筒外侧壁与硅溶液液面之间间隙时，将该间隙内的氧化物带走，降低进入硅单晶的氧含量，提高单晶的品质；由于在导流筒下筒壁2的自由端3设置多个开槽4，相同时间内流经该自由端3的氩气的流量增加，使得氩气的流动速率增加，提高带走氧化物的能力，导流筒的下筒壁2的截面形状为曲线型，减小了导流筒外侧壁至硅溶液液面之间的距离h，进一步提高了氩气的流动速率，进一步提高了带走氧化物的能力，与现有技术中应用的导流筒相比，氩气的流动速率得到提高，使得氩气带走氧化物的能力提高，提高单晶的品质。
48.采用上述的降低直拉单晶硅氧含量的导流筒进行单晶的拉制，拉制的硅单晶中的氧含量降低1-4ppma，与采用现有技术中的导流筒拉制的单晶相比，硅单晶中的氧含量明显降低，单晶的品质得到提升。
49.由于采用上述技术方案，使得降低直拉单晶硅氧含量的导流筒的结构简单，使用方便，导流筒的下筒壁的截面形状为曲线，使得导流筒的下筒壁的外侧壁至硅溶液液面之间的距离减小，在流经相同的氩气流量时，氩气流经下筒壁的侧壁的速率大于流经现有技术中的直线型的下筒壁的侧壁的速率，从而提高带走氧化物的能力；导流筒的下筒壁的自由端设有多个开槽，增大了流经该自由端的氩气的流通的面积，与现有技术中的导流筒相比，相同时间内流经自由端的氩气的流量增加，使得氩气的流速增加，从而提高带走氧化物的能力，降低硅单晶中的氧含量，提高单晶的品质。
50.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。

技术特征：
1.一种降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，其特征在于：包括上筒壁和下筒壁，所述下筒壁的一端与所述上筒壁连接，所述下筒壁的自由端设有多个开槽，以使得流经所述下筒壁自由端的保护气体的流速增加；所述下筒壁的截面形状为曲线，以使得流经所述下筒壁的保护气体的流速增加。2.根据权利要求1所述的降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，其特征在于：所述开槽沿着所述下筒壁的自由端的径向方向设置，多个所述开槽沿着所述下筒壁的自由端的周向设置。3.根据权利要求2所述的降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，其特征在于：多个所述开槽被至少设置为一组，多组所述开槽沿着所述下筒壁的自由端的径向方向设置。4.根据权利要求3所述的降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，其特征在于：每一组中的多个所述开槽设于所述下筒壁的自由端的同一周向上，且相邻组中的多个所述开槽交错设置。5.根据权利要求1-4任一项所述的降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，其特征在于：所述开槽为通槽；或，所述开槽设于所述下筒壁的自由端的面向所述下筒壁内部的侧面上，且所述开槽的深度小于所述下筒壁的自由端的厚度。6.根据权利要求1所述的降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，其特征在于：所述开槽沿着所述下筒壁的周向方向的长度为5-50mm，所述开槽沿着所述下筒壁的径向方向的长度为5-50mm。7.根据权利要求1所述的降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，其特征在于：所述下筒壁的截面形状为向所述下筒壁的外部方向凸起的曲线形状。8.根据权利要求7所述的降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，其特征在于：所述下筒壁的截面形状为圆弧。9.根据权利要求7或8所述的降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，其特征在于：所述下筒壁的截面的半径为150-400mm。

技术总结
本实用新型提供一种降低直拉单晶硅氧含量的导流筒，包括上筒壁和下筒壁，下筒壁的一端与上筒壁连接，下筒壁的自由端设有多个开槽，以使得流经下筒壁自由端的保护气体的流速增加。本实用新型的有益效果是在下筒壁的自由端设置多个开槽，下筒壁的截面形状为曲线，增大氩气的流动速率，提高氩气带走氧化物的能力，降低硅单晶中的氧含量，提高单晶品质。提高单晶品质。提高单晶品质。


技术研发人员：霍志强 王建平 郝勇 高鹏 黄伟 池通河 王秀娟
受保护的技术使用者：内蒙古中环协鑫光伏材料有限公司
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2022/5/25