制造单晶锭的系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101906657A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CNCN101906657101906657A(43)申请公布日2010.12.08(21)申请号201010228244.7(22)申请日2010.07.08(71)申请人王敬地址100084北京市海淀区清华大学南零楼3单元202室(72)发明人王敬(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人黄德海(51)Int.Cl.C30B11/00(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图7页(54)发明名称制造单晶锭的系统(57)摘要本发明公开了一种制造单晶锭的系统，所述系统包括：上炉体；下炉体，所述下炉体与所述上炉体相配合以形成炉体空间；坩埚，所述坩埚设置在炉体空间内并被构造成容纳籽晶和给料；至少一个加热器；坩埚支座，用于对所述坩埚进行支撑；隔热部件；以及温度控制单元，所述温度控制单元设置在所述坩埚支座之下，用于控制容纳的籽晶处的所述坩埚位置的温度。根据本发明，可以在坩埚的底部周围形成可控的温度梯度，从而保证在定向凝固的过程中控制所述籽晶的冷却，保证在单晶形成过程中防止籽晶被完全熔化，并利用该系统以较低的成本来获得单晶锭。CN109657ACN101906657ACCNN110190665701906660A权利要求书1/2页1.一种制造单晶锭的系统，包括：上炉体；下炉体，所述下炉体与所述上炉体相配合以形成炉体空间；坩埚，所述坩埚设置在炉体空间内并被构造成容纳籽晶和给料；至少一个加热器，所述加热器用于加热并至少部分熔化所述籽晶，并完全熔化容纳在坩埚中的给料；坩埚支座，用于对所述坩埚进行支撑；隔热部件，所述隔热部件容纳在所述炉体空间内并被构造成相对于所述坩埚上下可移动；以及温度控制单元，所述温度控制单元设置在所述坩埚支座之下，用于控制容纳的籽晶处的所述坩埚位置的温度。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度控制单元包括：气体导管，所述气体导管的一端设置在所述坩埚支座的底面中心附近，所述气体导管的另一端接提供用于冷却的气源。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，至少所述坩埚支座的下部形成有散热槽，所述散热槽的顶部与石英坩埚相邻，所述气体导管插入到所述散热槽内。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，流入所述温度控制单元的所述气体的流速控制成在给料完全熔化过程中防止籽晶被完全熔化。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，在单晶锭定向凝固过程中，流入所述温度控制单元的所述气体的流速被控制，以促进从所述籽晶的单晶锭的定向凝固。6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述散热槽形成为锥体、锥台体、长方体、圆柱体中的任何一个。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述坩埚支座的中心设置有可替换模块，所述散热槽形成在所述可替换模块上。8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述散热槽的侧壁上设有保温材料层。9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述坩埚支座的上表面和/或下表面上设有保温材料层。10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述下炉体上与所述气体导管相对的位置上设置有第一进气孔。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，将N2、Ar、He或者其混合气体通过第一进气孔供给至所述气体导管。12.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述上炉体的顶部设置有第二进气口，所述第二进气口分别与第一气路和第二气路连接，所述第一气路用于向石英坩埚通入Ar、N2或者其混合气体；所述气体导管与所述第二气路连接，用于向所述气体导管通入N2、Ar、He或者其混合气体。13.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述温度控制单元还包括：气流引导件，所述气流引导件与所述坩埚支座的底面相对设置，所述气体导管穿透所述气流引导件。2CCNN110190665701906660A权利要求书2/2页14.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：坩埚保持器，所述坩埚保持器用于保持所述坩埚防止其变形，且设置在所述坩埚支座上。15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述坩埚保持器的底部形成有与所述散热槽对应的冷却槽，且所述散热槽贯穿所述坩埚支座将所述气流直接导入到所述坩埚保持器的底面。3CCNN110190665701906660A说明书1/7页制造单晶锭的系统技术领域[0001]本发明涉及单晶锭的制造工艺，尤其是涉及一种通过定向凝固制造单晶锭的系统。背景技术[0002]太阳能是一种可再生的绿色能源。利用半导体材料的光电转换特性来制备太阳能电池，可以将太阳能转变成电能。自从1954年第一块单晶硅太阳能电池诞生以来，太阳能电池技术和产业得到了巨大发展。硅太阳能电池、尤