单晶炉的制作方法

1.本技术涉及单晶硅拉晶技术领域，尤其涉及一种单晶炉。


背景技术：

2.在单晶硅制备过程中，连续直拉工艺(ccz工艺)因效率高、成本低等因素被广泛应用。在ccz工艺中，将颗粒状的硅烷放入单晶炉的坩埚中，通过加热坩埚使得颗粒状的硅烷熔化，最终达到硅烷的热裂解，以实现单晶硅的制备，但在硅烷分解过程中会产生氢气、多种形式的硅-氢键，使得制备完成后的单晶硅的含氢量较高，当单晶硅制备成的光伏电池投入使用后，光伏电池内部多余的氢会在电势差的驱动下汇聚在光伏电池表面，加速光伏电池的老化。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种单晶炉，能够降低制备完成后的单晶硅内的氢含量。
4.本技术提供一种单晶炉，包括：
5.炉体，炉体内设置有容纳腔；
6.保温层，保温层安装于容纳腔内并围成反应腔室；
7.坩埚，坩埚安装于反应腔室内，坩埚设置有用于熔化硅原料的熔化腔；
8.运动平台，运动平台与坩埚固定连接；
9.坩埚轴，坩埚轴的一端经炉体上的第一通孔伸入容纳腔内并与运动平台铰接，坩埚轴能够带动运动平台和坩埚绕自身旋转轴转动；
10.驱动件，驱动件与运动平台连接，沿旋转轴的延伸方向，驱动件能够驱动运动平台和坩埚相对于坩埚轴摆动。
11.在本技术中，当驱动平台在驱动件的驱动下相对于坩埚轴摆动时，坩埚能够在驱动平台的带动下沿单晶炉的高度方向摆动，使得熔化腔内的液体硅随着坩埚的运动而运动并形成漩涡液面，促进液体硅内部的氢气逃逸，降低了液体硅内部的氢元素的含量，降低了氢气逃逸过程中液体硅喷溅的风险，进而降低了单晶炉的工作稳定性，并有利于提升单晶炉的使用安全性。
12.在一些实施例中，运动平台在旋转轴的延伸方向上的摆动角度α满足：0
°
＜α≤15
°
。
13.在一些实施例中，驱动件为驱动电机；
14.驱动电机包括电机本体和可伸缩输出轴，可伸缩输出轴的一端与电机本体连接，可伸缩输出轴的另一端与运动平台连接，驱动电机能够驱动可伸缩输出轴伸长或缩短，以控制运动平台的摆动角度。
15.在一些实施例中，单晶炉还设置有气体供应装置和吹气管路，吹气管路的进气端与气体供应装置连接，吹气管路的出气端经炉体上的第二通孔伸入熔化腔内；
16.气体供应装置吹出的惰性气体能够经吹气管路进入坩埚内。
17.在一些实施例中，熔化腔内存在液体硅时，沿单晶炉的高度方向，出气端与液体硅的表面之间的垂直距离l满足：5cm≤l≤10cm。
18.在一些实施例中，坩埚轴能够带动坩埚沿单晶炉的高度方向移动；
19.吹气管路为可伸缩结构，单晶炉还包括控制件，控制件与吹气管路连接，坩埚沿单晶炉的高度方向移动过程中，控制件能够控制吹气管路拉伸或收缩。
20.在一些实施例中，单晶炉还包括第一电磁发生装置，第一电磁发生装置安装于容纳腔内，且第一电磁发生装置能够向熔化腔内发射电磁波，以促进熔化腔内的液体硅内部的氢气向外逃逸。
21.在一些实施例中，单晶炉设置有加料通道，加料通道的加料端经炉体的第三通孔伸入容纳腔内，沿单晶炉的高度方向，加料端位于坩埚上方，加料通道用于向坩埚内增加硅原料；
22.坩埚的内径为d1，加料端的加料内径为d2，d1与d2满足：0.1≤d2/d1≤0.4。
23.在一些实施例中，加料端设置有多个加料孔，沿加料端的周向和/或径向，多个加料孔间隔分布；
24.加料孔的轮廓形状为弧形。
25.在一些实施例中，沿单晶炉的径向，加料通道与炉体活动连接；
26.单晶炉加料完成后，加料通道能够相对于炉体沿单晶炉的径向移动，以改变在单晶炉的径向上加料通道伸入炉体的长度。
27.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
28.图1为本技术所提供抽单晶炉在一种实施例中的局部结构剖视图；
29.图2为图1中的单晶炉加料完成后的局部结构剖视图；
30.图3为图1中加料通道在单晶炉的高度方向上的下视图；
31.图4为图1中的运动平台在单晶炉的高度方向上摆动的结构示意图；
32.图5为图4中的运动平台反向摆动的结构示意图；
33.图6为图1中的单晶炉拉晶过程中的结构示意图。
34.附图标记：
35.1-炉体；
36.11-容纳腔；
37.12-出料口；
38.13-密封盖；
39.2-加热器；
40.21-反应腔室；
41.3-坩埚；
42.31-熔化腔；
43.4-运动平台；
44.5-坩埚轴；
45.6-驱动件；
46.61-电机本体；
47.62-可伸缩输出轴；
48.7-吹气管路；
49.71-出气端；
50.8-第一电磁发生装置；
51.9-加料通道；
52.91-加料端；
53.92-加料孔；
54.10-籽晶杆；
55.20-保温桶；
56.30-液体硅。
57.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
具体实施方式
58.为了更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
59.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。
60.在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
61.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
62.需要注意的是，本技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本技术实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
63.本技术实施例提供一种单晶炉，如图1所示，单晶炉包括炉体1、保温层和坩埚3。炉体1内设置有容纳腔11，保温层安装于容纳腔11内，其中，保温层包括保温桶20和加热器2，加热器2并围成反应腔室21，坩埚3安装于反应腔室21内，坩埚3设置有用于熔化硅原料的熔化腔31。
64.在本实施例中，加热器2用于加热反应腔室21，以提升反应腔室21内的温度，从而促进熔化腔31内的硅原料熔化成为液体硅30，从而缩短硅原料的熔化周期，进而缩短了单晶硅的加工周期。保温层设置有保温桶20，降低了反应腔室21的温度经炉体1传递至外界环境导致温度降低的风险，从而提升了反应腔室21内的温度的稳定性，进而提升了单晶炉的
工作稳定性，同时，降低了加热器2所需要的加热功率，从而降低了单晶炉的能耗，进而降低了单晶硅的制备成本。
65.在本实施例中，将颗粒状的硅原料加入坩埚3的熔化腔31后，加热器2开始工作以加热坩埚3，颗粒状的硅原料随着坩埚3温度的升高而熔化，在硅原料熔化的过程中，硅烷裂解并产生氢气以及多种形式的硅-氢键，随着部分氢气的溢出，存在液体硅30喷溅的风险，增加了单晶炉的安全隐患，同时，硅-氢键的存在导致制备完成后的单晶硅内含有氢元素，由单晶硅制备成的光伏电池在氢元素的影响下老化速度较快。
66.为降低制备完成后的单晶硅的氢含量，如图1所示，本技术实施例所提供的单晶炉还包括坩埚轴5，坩埚轴5的一端经炉体1上的第一通孔(图中未标示)伸入容纳腔11内并与坩埚3连接，坩埚轴5能够带动坩埚3绕自身旋转轴转动，坩埚轴5的旋转轴与单晶炉的高度方向z平行。
67.在本实施例中，在加热器2加热坩埚3以熔化颗粒状的硅原料的过程中，坩埚轴5带动坩埚3绕自身的旋转轴转动，使得熔化腔31内的液体硅30跟随坩埚3转动而形成漩涡，即通过坩埚轴5和坩埚3搅动液体硅30，从而促进液体硅30内部的氢气逃逸，进而降低了液体硅30内部的氢元素的含量，降低了氢气逃逸过程中液体硅30喷溅的风险，进而降低了单晶炉的工作稳定性，并有利于提升单晶炉的使用安全性。
68.此外，坩埚轴5能够带动坩埚3沿单晶炉的高度方向z运动。
69.在本实施例中，当熔化腔31内的硅原料剩余20％左右未熔化时，降低加热器2的加热温度，此时沿单晶炉的高度方向z，反应腔室21内的较高位置处的温度高于较低位置处的温度，同时，坩埚轴5沿单晶炉的高度方向z向上运动，使得坩埚3在反应腔室21内的位置升高，利用反应腔室21内的热惯量使剩下的颗粒状的硅原料熔化，从而降低了单晶炉熔化硅原料所消耗的能源，进而降低了单晶硅的加工成本，并提升了单晶炉的能源利用率。
70.如图1所示，单晶炉还设置有运动平台4，坩埚3与坩埚轴5之间通过运动平台4连接，即坩埚3安装在运动平台4上，运动平台4的另一侧与坩埚轴5铰接，且运动平台4的一侧连接有驱动件6，如图4和图5所示，驱动件6能够驱动运动平台4的一端沿单晶炉的高度方向z运动，从而使得运动平台4发生沿单晶炉的高度方向z的摆动，运动平台4的摆动中心为运动平台4与坩埚轴5的铰接位置。
71.在本实施例中，当驱动平台在驱动件6的驱动下相对于坩埚轴5摆动时，坩埚3能够在驱动平台的带动下沿单晶炉的高度方向z摆动，即坩埚3的一端沿单晶炉的高度方向z向上运动，另一端沿单晶炉的高度方向z向下运动，从而使得熔化腔31内的液体硅30随着坩埚3的运动而运动并形成漩涡液面，从而促进液体硅30内部的氢气逃逸，进而降低了液体硅30内部的氢元素的含量，降低了氢气逃逸过程中液体硅30喷溅的风险，进而降低了单晶炉的工作稳定性，并有利于提升单晶炉的使用安全性。
72.其中，在一种实施例中，驱动件6可以为可伸缩推杆，通过操作者手动控制驱动件6的伸缩来控制运动平台4及坩埚3的摆动。
73.在另一种实施例中，驱动件6为驱动电机，如图1、图4和图5所示，驱动电机包括电机本体61和可伸缩输出轴62，可伸缩输出轴62的一端与电机本体61连接，可伸缩输出轴62的另一端与运动平台4连接，驱动电机能够驱动可伸缩输出轴62伸长或缩短，以控制运动平台4的摆动角度。
74.在本实施例中，将驱动件6设置为驱动电机，有利于实现单晶炉的自动化操作，从而简化了单晶硅加工过程中的操作者的操作流程，进而降低了单晶硅加工的人工成本。同时，通过驱动电机控制运动平台4及坩埚3的摆动，便于提高对运动平台4及坩埚3的摆动角度控制的准确性。
75.具体地，沿单晶炉的高度方向z，运动平台4的摆动角度α满足：0
°
＜α≤15
°
，其中，运动平台4的摆动角度可以为1
°
、8
°
、10
°
、13
°
、15
°
等。
76.在本实施例中，若运动平台4的摆动角度较大，即α＞15
°
，则运动平台4及坩埚3摆动时所需要的空间较大，增加了单晶炉的整体尺寸，从而增加了单晶炉的材料成本及加工成本，同时，增加了所需要的反应腔室21的空间，在将反应腔室21加热到预设温度的前提下，所需要的加热器2的加热功率较大，从而造成了能源浪费。因此，0
°
＜α≤15
°
，减小了运动平台4及坩埚3摆动时所需要的空间，从而减小了晶炉的整体尺寸，降低了单晶炉的材料成本及加工成本，同时，减小了反应腔室21的空间，降低了所需要的加热器2的加热功率，进而降低了单晶炉所消耗的能源，降低了单晶硅的加工成本。
77.如图1和图2所示，单晶炉还设置有气体供应装置(图中未标示)和吹气管路7，吹气管路7的进气端与气体供应装置连接，吹气管路7的出气端71经炉体1上的第二通孔(图中未标示)伸入熔化腔31内；气体供应装置吹出的惰性气体能够经吹气管路7进入坩埚3内。
78.在本实施例中，在坩埚3运动的过程中，通过气体供应装置和吹气管路7向熔化腔31内输送惰性气体，对液体硅30的至少部分进行吹扫加压，使得液体硅30内部的压强增加，此时，液体硅30内外存在一定的压强差，液体硅30内部的氢气在压强差的作用下排出，从而进一步实现了液体硅30内部的氢元素含量的降低。其中，通过气体供应装置和吹气管路7向熔化腔31内输送惰性气体，降低了输送的气体与氧气、硅原料、氢气等发生化学反应的风险，从而提升了单晶炉的使用安全性。通过气体供应装置向单晶炉内输送气体加压，提升了单晶炉的自动化操作，从而简化了操作者的操作，进而降低了制备单晶硅的人工成本，同时，有利于对加压操作的精确控制，进而提升了加压操作的准确性和稳定性。
79.如图2所示，熔化腔31内存在液体硅30时，沿单晶炉的高度方向z，出气端71与液体硅30的表面之间的垂直距离l满足：5cm≤l≤10cm，其中，出气端71与液体硅30的表面之间的垂直距离可以为5cm、6.1cm、7.8cm、8.4cm、9.3cm、10cm等。
80.在本实施例中，若出气端71与液体硅30的表面之间的垂直距离较小，即l＜5cm，当吹气管路7向液体硅30表面吹惰性气体时，液体硅30会在气体的作用下产生小范围喷溅，吹气管路7与液体硅30之间的距离较小，则存在液体硅30喷溅至吹气管路7上而损坏、堵塞吹气管路7的风险；若出气端71与液体硅30的表面之间的垂直距离较大，即l＞10cm，当吹气管路7向液体硅30表面吹惰性气体时，吹气管路7与液体硅30之间的距离较大，使得大部分气体通过吹气管路7与液体硅30之间的间隙进入液体硅30上方的空腔，从而使得液体硅30的内部的压强变化较小，降低了气体供应装置对液体硅30的加压效果。因此，5cm≤l≤10cm，降低了液体硅30喷溅至吹气管路7上而损坏、堵塞吹气管路7的风险，从而提升了吹气管路7的工作稳定性，并有利于延长吹气管路7的使用寿命，同时，提升了气体供应装置对液体硅30的加压效果，进而提升了加压后氢气逃逸的效果。
81.其中，吹气管路7为可伸缩结构，如图2和图6所示，在坩埚轴5带动坩埚3沿单晶炉的高度方向z移动的过程中，吹气管路7能够响应的进行伸缩，使得出气端71与液体硅30的
表面之间的垂直距离保持一致，或者，使得出气端71与液体硅30的表面之间的垂直距离在5cm-10cm之间波动，降低了因坩埚3在单晶炉的高度方向z上的移动导致出气端71与液体硅30的表面之间的垂直距离发生较大改变的风险，从而提升了出气端71与液体硅30的表面之间的垂直距离的稳定性。
82.具体地，在一种实施例中，吹气管路7为手动控制的伸缩管，在坩埚3沿单晶炉的高度方向z移动的过程中，操作者手动控制吹气管路7的伸缩。
83.在另一种实施例中，单晶炉还包括控制件，控制件与吹气管路7连接，坩埚3沿单晶炉的高度方向z移动过程中，控制件能够控制吹气管路7拉伸或收缩。
84.在本实施例中，通过控制件控制吹气管路7拉伸或收缩，提升了单晶炉的自动化操作，从而简化了操作者的操作，进而降低了制备单晶硅的人工成本，同时，有利于对吹气管路7拉伸或收缩距离的精确控制，进而提升了吹气管路7伸缩距离的准确性和稳定性。
85.此外，单晶炉还包括第一控制单元(图中未标示)，该第一控制单元可以安装在单晶炉上，也可以为与单晶炉连接的终端电脑上的控制程序，在通过气体供应装置向液体硅30内部加压促使氢气逃逸后，再通过第一控制单元对单晶炉内部进行泄压，降低了单晶炉内部压强较大而发生单晶炉损坏的风险，从而提升了单晶炉的使用安全性。当第一控制单元为与单晶炉连接的终端电脑上的控制程序时，提升了单晶炉的自动化操作，从而简化了操作者的操作，进而降低了制备单晶硅的人工成本，同时，有利于对泄压操作的精确控制，进而提升了泄压操作的准确性和稳定性。
86.以上任一实施例中，如图1所示，单晶炉还包括第一电磁发生装置8，第一电磁发生装置8安装于容纳腔11内，且第一电磁发生装置8能够向熔化腔31内发射电磁波，以促进熔化腔31内的液体硅30内部的氢气向外逃逸。
87.在本实施例中，通过第一电磁发生装置8向液体硅30内部发射电磁波，且电磁波的频率能够与氢气共振，从而促进了液体硅30内部的氢气向外逃逸，从而降低了制备完成后的单晶硅内的氢元素含量，同时，有利于提升氢气的逃逸速度，降低了氢气在液体硅30内运动时间过长导致氢气重新与硅结合形成硅-氢键的风险。
88.其中，第一电磁发生装置8与坩埚3沿单晶炉的高度方向z相对设置，或者，第一电磁发生装置8与坩埚3沿单晶炉的径向x相对设置，或者，第一电磁发生装置8套设在坩埚3外，本技术实施例对第一电磁发生装置8、坩埚3的相对位置不做特殊限定，以增加第一电磁发生装置8的安装位置的灵活性。
89.具体地，如图1所示，第一电磁发生装置8与坩埚3沿单晶炉的高度方向z相对设置，且第一电磁发生装置8安装在炉体1的底壁，坩埚轴5的一部分穿过第一电磁发生装置8围成的空腔内、驱动件6安装在炉体1的底壁并位于第一电磁发生装置8围成的空腔内，从而增加了坩埚3、第一电磁发生装置8、坩埚轴5以及驱动件6的安装的紧凑性，降低了坩埚3、第一电磁发生装置8、坩埚轴5以及驱动件6安装所占用的炉体1内部的空间，进而有利于减小单晶炉的整体尺寸。
90.以上任一实施例中，如图1所示，单晶炉设置有加料通道9，加料通道9的加料端91经炉体1的第三通孔(图中未标示)伸入容纳腔11内，沿单晶炉的高度方向z，加料端91位于坩埚3上方，加料通道9用于向坩埚3内增加硅原料；坩埚3的内径为d1，加料端91的加料内径为d2，d1与d2满足：0.1≤d2/d1≤0.4，具体地，d2与d1的比值可以为0.1、0.16、0.21、0.35、
0.4等。
91.在本实施例中，若坩埚3的内径与加料端91的加料内径的比值较小，即d2/d1＜0.1，则加料端91的加料内径较小，使得单位时间内加料端91所弄通过的硅原料较小，增加了单晶炉的加料时间，从而延长了单晶硅的制备周期，同时，较小尺寸的加料通道9在坩埚3上方集中加料，使得硅原料进入坩埚3后在加料端91的下方堆积，即坩埚3内部远离加料端91的部分容纳的硅原料较少，在后续加热坩埚3熔化硅原料的过程中，存在硅原料加热不均匀的风险；若坩埚3的内径与加料端91的加料内径的比值较大，即d2/d1＞0.4，则加料端91的加料内径较大，使得加料通道9的尺寸较大，增加了加料通道9的加工成本，同时，增加了加料通道9安装所需要的空间，使得炉体1的整体尺寸较大。因此，0.1≤d2/d1≤0.4，增加了加料通道9的尺寸，从而提升了坩埚3内部硅原料的加料均匀性，进而提升了加热过程中硅原料的受热均匀性，同时，降低了加料通道9的加工成本，并减小了加料通道9安装所需要的空间，进而有利于减小单晶炉的整体尺寸。
92.如图3所示，加料端91设置有多个加料孔92，沿加料端91的周向和/或径向，多个加料孔92间隔分布；加料孔92的轮廓形状为弧形。
93.在本实施例中，通过设置弧形的间隔分布的加料孔92，使得加料通道9内的小粒径的硅原料能够向坩埚3内较均匀的环状加料，从而进一步提升了硅原料进入坩埚3后在坩埚3内部的分布均匀性，进而提升了加热器2对硅原料的加热效果。
94.其中，单晶炉加料完成后，加料通道9位于炉体1外的一端通过法兰盘密封，以提升炉体1内的气压的稳定性，进而提升了单晶炉的工作稳定性。
95.如图1所示，沿单晶炉的高度方向z，在坩埚3的上方设置有出料口12，出料口12处由密封盖13密封，籽晶杆10的一部分穿过密封盖13上的密封口(图中未标示)伸入单晶炉内，当硅原料全部熔化成液体硅30、坩埚3在单晶炉的高度方向z上运动至引晶位置后，籽晶杆10的一部分伸入液体硅30内部，籽晶杆10绕自身旋转轴转动开始引晶。
96.具体地，如图1和图2所示，沿单晶炉的径向x，加料通道9与炉体1活动连接；单晶炉加料完成后，加料通道9能够相对于炉体1沿单晶炉的径向x移动，以改变在单晶炉的径向x上加料通道9伸入炉体1的长度，从而降低了在后续的引晶过程中加料通道9与籽晶杆10、柱状单晶硅干涉的风险，从而提升了单晶炉的工作稳定性，并有利于延长加料通道9、籽晶杆10的使用寿命。
97.其中，在一种实施例中，操作者手动拉拽加料通道9，以实现加料通道9的伸缩；在另一种实施例中，通过第二控制单元(图中未标示)控制加料通道9的伸缩，该第二控制单元可以安装在单晶炉上，也可以为与单晶炉连接的终端电脑上的控制程序。当第二控制单元为与单晶炉连接的终端电脑上的控制程序时，提升了单晶炉的自动化操作，从而简化了操作者的操作，进而降低了制备单晶硅的人工成本，同时，有利于对加料通道9的伸缩尺寸的精确控制，进而提升了加料通道9的伸缩操作的准确性和稳定性。
98.此外，单晶炉还设置有第二电磁发生装置(图中未标示)，沿单晶炉的高度方向z，第二电磁发生装置设置于柱状单晶硅上方，在柱状单晶硅加工完成后，第二电磁发生装置能够沿柱状单晶硅的轴向运动，并向柱状单晶硅发射电磁波，促使柱状单晶硅内部的氢气向外逃逸，并促使柱状单晶硅内部的硅-氢键断裂，从而进一步降低单晶硅的氢含量。
99.以上任一实施例中，单晶炉还设置有光源(图中未标示)，光源安装在炉体1外，光
源能够发射处300-335nm区间的光线，光强范围200-6000w/m2，在硅原料经加料通道9进入坩埚3之前，先通过光源对硅原料进行光预热处理，以降低硅原料中的硅-氢键的数量。
100.其中，光源发出的光线可以为红外光、紫外光等，本技术对光源的种类不做特殊限定。
101.综上，基于以上任一实施例中的单晶炉，单晶硅的具体制备流程如下：
102.取片状硅片，将硅片切割成颗粒状硅原料并清洗干燥；
103.通过光源对硅原料进行光预热处理，温度峰值为200℃-500℃，处理时间为5s-40s；
104.如图1所示，开启加料通道9上的法兰盘，通过加料通道9向坩埚3内加入硅原料；
105.关闭法兰盘，密封加料通道9，同时，如图2所示，移动加料通道9，减小加料通道9伸入炉体1内的长度；
106.开启加热器2，促使坩埚3内的硅原料熔化，同时，坩埚轴5带动运动平台4、坩埚3绕单晶炉高度方向z转动，驱动件6驱动运动平台4、坩埚3在单晶炉高度方向z上摆动，通过吹气管路7向液体硅30吹扫加压，并通过第一电磁发生装置8向液体硅30发射电磁波，以促进液体硅30内部的氢气逃逸、硅-氢键断裂；
107.剩余20％左右的硅原料还未熔化时，逐渐降低加热器2温度，同时坩埚轴5带动运动平台4、坩埚3沿单晶炉高度方向z向上运动，利用炉体1内的热惯量使剩下的硅原料熔化，待硅原料全部熔化后，炉体1内的温度刚好降到引晶温度，坩埚3也运动至引晶位置；
108.转动籽晶杆10，保持炉体1内压强恒定，开始引晶；
109.在柱状单晶硅加工完成后，第二电磁发生装置能够沿柱状单晶硅的轴向运动，并向柱状单晶硅发射电磁波，促使柱状单晶硅内部的氢气向外逃逸，并促使柱状单晶硅内部的硅-氢键断裂；和/或，在柱状单晶硅加工完成后，对柱状单晶硅进行短时间降温退火和升温操作，促使氢气从柱状单晶硅内部向外逃逸；
110.冷却后开启密封盖13，取出加工完成后的单晶硅。
111.其中，通过加热器2加热坩埚3内的硅原料时，需要分3-4次加热到硅原料熔化的最高温度，最高温度为1600℃左右，且在加热过程中，如果液体硅30表面有激烈波动时，必须立刻降温。
112.本技术实施例所提供的单晶炉制备的单晶硅，具有较低的氢气、硅-氢键含量，由该单晶硅制备的光伏电池的老化速度较慢，具有更长的使用寿命。
113.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种单晶炉，其特征在于，所述单晶炉包括：炉体(1)，所述炉体(1)内设置有容纳腔(11)；保温层，所述保温层安装于所述容纳腔(11)内并围成反应腔室(21)；坩埚(3)，所述坩埚(3)安装于所述反应腔室(21)内，所述坩埚(3)设置有用于熔化硅原料的熔化腔(31)；运动平台(4)，所述运动平台(4)与所述坩埚(3)固定连接；坩埚轴(5)，所述坩埚轴(5)的一端经所述炉体(1)上的第一通孔伸入所述容纳腔(11)内并与所述运动平台(4)铰接，所述坩埚轴(5)能够带动所述运动平台(4)和所述坩埚(3)绕自身旋转轴转动；驱动件(6)，所述驱动件(6)与所述运动平台(4)连接，沿所述旋转轴的延伸方向，所述驱动件(6)能够驱动所述运动平台(4)和所述坩埚(3)相对于所述坩埚轴(5)摆动。2.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述运动平台(4)在所述旋转轴的延伸方向上的摆动角度α满足：0
°
＜α≤15
°
。3.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述驱动件(6)为驱动电机；所述驱动电机包括电机本体(61)和可伸缩输出轴(62)，所述可伸缩输出轴(62)的一端与所述电机本体(61)连接，所述可伸缩输出轴(62)的另一端与所述运动平台(4)连接，所述驱动电机能够驱动所述可伸缩输出轴(62)伸长或缩短，以控制所述运动平台(4)的摆动角度。4.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述单晶炉还设置有气体供应装置和吹气管路(7)，所述吹气管路(7)的进气端与气体供应装置连接，所述吹气管路(7)的出气端(71)经所述炉体(1)上的第二通孔伸入所述熔化腔(31)内；所述气体供应装置吹出的惰性气体能够经所述吹气管路(7)进入所述坩埚(3)内。5.根据权利要求4所述的单晶炉，其特征在于，所述熔化腔(31)内存在液体硅(30)时，沿所述单晶炉的高度方向z，所述出气端(71)与所述液体硅(30)的表面之间的垂直距离l满足：5cm≤l≤10cm。6.根据权利要求5所述的单晶炉，其特征在于，所述坩埚轴(5)能够带动所述坩埚(3)沿所述单晶炉的高度方向z移动；所述吹气管路(7)为可伸缩结构，所述单晶炉还包括控制件，所述控制件与所述吹气管路(7)连接，所述坩埚(3)沿所述单晶炉的高度方向z移动过程中，所述控制件能够控制所述吹气管路(7)拉伸或收缩。7.根据权利要求1至6中任一项所述的单晶炉，其特征在于，所述单晶炉还包括第一电磁发生装置(8)，所述第一电磁发生装置(8)安装于所述容纳腔(11)内，且所述第一电磁发生装置(8)能够向所述熔化腔(31)内发射电磁波，以促进所述熔化腔(31)内的液体硅(30)内部的氢气向外逃逸。8.根据权利要求1至6中任一项所述的单晶炉，其特征在于，所述单晶炉设置有加料通道(9)，所述加料通道(9)的加料端(91)经所述炉体(1)的第三通孔伸入所述容纳腔(11)内，沿所述单晶炉的高度方向z，所述加料端(91)位于所述坩埚(3)上方，所述加料通道(9)用于向所述坩埚(3)内增加所述硅原料；所述坩埚(3)的内径为d1，所述加料端(91)的加料内径为d2，d1与d2满足：0.1≤d2/d1
≤0.4。9.根据权利要求8所述的单晶炉，其特征在于，所述加料端(91)设置有多个加料孔(92)，沿所述加料端(91)的周向和/或径向，多个所述加料孔(92)间隔分布；所述加料孔(92)的轮廓形状为弧形。10.根据权利要求8所述的单晶炉，其特征在于，沿所述单晶炉的径向x，所述加料通道(9)与所述炉体(1)活动连接；所述单晶炉加料完成后，所述加料通道(9)能够相对于所述炉体(1)沿所述单晶炉的径向x移动，以改变在所述单晶炉的径向x上所述加料通道(9)伸入所述炉体(1)的长度。

技术总结
本申请涉及一种单晶炉，单晶炉的炉体内设置有容纳腔，保温层安装于容纳腔内并围成反应腔室，坩埚安装于反应腔室内，坩埚设置有用于熔化硅原料的熔化腔，运动平台与坩埚固定连接，坩埚轴的一端经炉体上的第一通孔伸入容纳腔内并与运动平台铰接，坩埚轴能够带动运动平台和坩埚绕自身旋转轴转动，驱动件与运动平台连接，沿旋转轴的延伸方向，驱动件能够驱动运动平台和坩埚相对于坩埚轴摆动，使得熔化腔内的液体硅随着坩埚的运动而运动并形成漩涡液面，促进液体硅内部的氢气逃逸，降低了液体硅内部的氢元素的含量，降低了氢气逃逸过程中液体硅喷溅的风险，进而降低了单晶炉的工作稳定性，并有利于提升单晶炉的使用安全性。并有利于提升单晶炉的使用安全性。并有利于提升单晶炉的使用安全性。


技术研发人员：于琨 刘长明 张昕宇 王晓凡 徐国平
受保护的技术使用者：晶科能源（海宁）有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/9/1