一種改變載氣流向的引流裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種引流裝置，尤其涉及一種用于多晶鑄錠爐的用以改變載氣流向的引流裝置，屬于晶體生長設備領域。
【背景技術】
[0002]多晶鑄錠爐10主要由紅外探測儀16、爐體11、引流裝置12、隔熱籠13、加熱器14、石墨平臺15構成，如圖1所示。引流裝置12包括石墨管123、配接螺母121和導流管122。導流管122的上端部設有和配接螺母121內螺紋相配合的外螺紋，導流管122的上端部穿過隔熱籠的頂保溫板中部的通孔，和頂保溫板上方的配接螺母121固定，導流管122下端正對坩禍內的硅料。石墨管123裝配在配接螺母121和爐頂?shù)挠^察孔之間。紅外探測儀16設置在引流裝置12的正上方，紅外探測儀16的探頭正對著鑄錠爐內的硅料17。引流裝置12主要用于將載氣輸送到爐內，觀察爐內的狀況，插入測晶棒測量晶體的生長速度，以及紅外探測儀探測爐內硅料的狀態(tài)。引流裝置12是察看爐內狀況特別硅料狀況的唯一的觀察途徑。紅外探測儀16用于探測硅料的狀態(tài)是固態(tài)還是液態(tài)，在自動長晶工藝過程中，多晶鑄錠爐根據(jù)紅外探測儀16的信號的變化做出化料完成、中部長晶完成等報警處理，以警報操作人員及時通過引流裝置12確認硅料的狀態(tài)及長晶狀況，并做出操作處理，進入下一步工序過程。
[0003]多晶鑄錠爐多采用四側壁、頂面五面加熱的加熱方式，如圖1所示。坩禍內液態(tài)硅的四邊側的溫度高于中部的溫度，將形成四邊側的液態(tài)硅上浮、中部的液態(tài)硅下沉的自然對流流場。四邊側溫度較高的液態(tài)硅中熔解的某些雜質(如碳、氮)的熔解度若達到或接近飽和，當其流到中部時，由于溫度降低，雜質熔解度過飽和，將導致雜質如碳、氮等形核析出；雜質核隨著液流下沉溫度下降并逐步生長形成雜質夾雜物。如圖1所示，載氣經引流裝置12的出口集中垂直地吹向液態(tài)硅料17的中心區(qū)域，該區(qū)域單位面積上接觸的載氣量大，載氣從該區(qū)域液態(tài)硅中帶走的熱量多，將造成該區(qū)域液態(tài)硅溫度進一步下降，過冷度增強，從而促進液態(tài)硅中的雜質如碳、氮等雜質過飽和形核析出，并促進雜質核生長形成宏觀雜質，如碳化娃雜質、氮化娃雜質。碳化娃雜質具有電活性，會影響太陽能電池的轉化效率。申請?zhí)?01310564191.X及201310564069.2的中國專利申請中均公開了一種改變載氣流向的弓丨流裝置，目的是使坩禍中液態(tài)硅旋轉加強雜質的揮發(fā)。兩件專利申請中公開的引流裝置均使載氣偏離液態(tài)硅的中心部并傾斜地吹射液態(tài)硅表面，但存在諸多問題:載氣仍集中吹射液態(tài)硅表面的某一區(qū)域，易造成該區(qū)域溫度下降液態(tài)硅過冷，促進液態(tài)硅中雜質形核生長;載氣在液態(tài)硅表面沒有形成周向分布的載氣應力，液態(tài)硅中難以形成旋轉流場；弓I流裝置中通向鑄錠爐內的視場均被完全遮擋，通過爐頂?shù)挠^察窗經引流裝置無法察看鑄錠爐內的狀態(tài)，不方便司爐操作；測晶棒無法穿過引流裝置插到鑄錠爐內，晶體生長速度不便測量；以及紅外探測儀無法探測爐內硅料的狀態(tài)，自動長晶工藝不能正常進行。因此，亟需開發(fā)一種用于改變載氣流向的用于多晶鑄錠爐的引流裝置，以使載氣分散地吹射液態(tài)硅表面的不同區(qū)域，增加載氣流和液態(tài)硅表面的接觸面積，并在液態(tài)硅表面形成周向分布的載氣應力，驅動液態(tài)硅作周向流動形成旋轉流場;同時引流裝置中具有通向鑄錠爐內的視場。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種用于多晶鑄錠爐的用以改變載氣流向的引流裝置。以克服現(xiàn)有引流裝置在應用中所存在的問題:載氣集中吹射液態(tài)硅表面的某一區(qū)域，載氣從該區(qū)域帶走大量的熱量，造成該區(qū)域液態(tài)硅局域過冷，促進液態(tài)硅中雜質形核生長;載氣在液態(tài)娃表面沒有形成周向分布的載氣應力，液態(tài)娃中難以形成旋轉流場；引流裝置中通向鑄錠爐內的視場被完全遮擋，通過觀察窗經引流裝置無法察看鑄錠爐內的狀態(tài)，不方便司爐操作;測晶棒不能穿過引流裝置插到鑄錠爐內，晶體生長速度不便測量;紅外探測儀無法探測爐內硅料的狀態(tài)，自動長晶工藝不能正常進行。
[0005]本發(fā)明的技術方案是提供一種用于多晶鑄錠爐的用以改變載氣流向的引流裝置，其設計要點在于:包括依次固定連接的進氣部、分流部和引流部，所述進氣部內置用于載氣流入的進氣孔，分流部內置分流腔，引流部由至少一條用于改變載氣流向的引流氣道構成，所述進氣孔和分流腔連通，引流氣道的進氣口和分流腔連通，出氣口沿著周向按同方向的角向分布。
[0006]在具體實施中，本發(fā)明還有如下進一步優(yōu)選的技術方案。
[0007]作為優(yōu)選地，所述分流部和引流部一體成型，為沿其中心線方向設置通孔的柱狀體，所述分流部的側壁內設置沿周向延伸的呈環(huán)狀的分流腔;所述引流部的側壁內設置自分流腔的下端面向下延伸的引流氣道，引流氣道的出氣口位于引流部的下端。。
[0008]作為優(yōu)選地，所述分流部和引流部為沿其中心線方向設置通孔的柱狀體，所述分流部包括軸向固定連接的第一分流部和第二分流部，第二分流部和引流部一體成型;所述第一分流部下端部的側壁內設置沿周向延伸的呈環(huán)形的下端面開口的第一分流腔，所述進氣孔和第一分流腔連通;所述第二分流部上端部的側壁內設置沿周向延伸的呈環(huán)形的上端面開口的第二分流腔，第二分流腔和第一分流腔相對應，所述第一分流腔和第二分流腔構成所述分流腔;所述引流部的側壁內設置自第二分流腔下端面向下延伸的引流氣道，引流氣道的出氣口位于引流部的下端。
[0009]作為優(yōu)選地，所述進氣孔和分流腔之間通過連通氣道連通，所述連通氣道的一端和進氣孔相切連通，另一端和分流腔的側面相切連通。
[0010]作為優(yōu)選地，所述進氣部為內置進氣孔的進氣管，引流部包括內置有引流氣道的引流氣管;所述分流部為主要由內側壁、外側壁、上端壁和下端壁所構成的呈環(huán)狀的密閉腔體，所述內側壁、外側壁、上端壁和下端壁構成所述分流腔;進氣管的一端和分流腔連通并固定;所述引流氣管設置在分流部的下方，引流氣管上端的進氣口和分流腔連通，并和引流部固定，引流氣管下端的出氣口沿著周向按同方向的角向分布。
[0011]作為優(yōu)選地，所述進氣管和分流部的分流腔間通過連通管連通，所述連通管的一端和進氣管相切連通并固定，另一端和分流腔的側壁相切連通并固定。
[0012]作為優(yōu)選地，所述進氣部設置在分流部的內部，進氣孔的中心線和分流部的中心線平行;或者，
[0013]所述進氣部設置在分流部的外部，進氣孔的中心線和分流部的中心線平行或垂直。
[0014]作為優(yōu)選地，所述引流氣道沿圓柱狀螺旋線延伸，引流氣道出氣口段的螺旋線的螺距逐漸減小，引流氣道的出氣口位于分流部下端面的正下方;或者，
[0015]所述引流氣道沿圓柱狀螺旋線延伸，引流氣道出氣口段的螺旋線的螺距逐漸減小、半徑逐漸增大，引流氣道的出氣口位于分流部的外側壁延伸面的下端或位于分流部外側壁延伸面的外部。
[0016]作為優(yōu)選地，所述引流氣道的數(shù)量為2個、3個或4個。
[0017]作為優(yōu)選地，所述進氣部、分流部、引流部的材質為石墨、鉬、鎢或鈦。
[0018]本發(fā)明引流裝置的進氣部可以設置在分流部的內部，也可以設置在分流部的外部。當進氣部設置在分流部的內部時，可以避免在多晶鑄錠爐的雙層水冷的鋼制爐體上、以及隔熱籠的保溫板上開設輸氣管貫穿的通孔，也方便輸氣管的布置連通。進氣部對引流裝置中通向鑄錠爐內的視場產生了遮擋，但被遮擋的面積不足視場面積的四分之一，引流裝置中具有通向鑄錠爐內的視場。通過引流裝置從爐頂?shù)挠^察窗可以察看鑄錠爐內硅料的狀態(tài)，可以插入測晶棒測量晶體的生長速度;紅外探測儀通過爐頂部的觀察窗可以探測到爐內硅料的狀態(tài)，自動長晶工藝順利進行。引流裝置把載氣分成多束載氣流分別傾斜地吹射液態(tài)硅表面的不同區(qū)域，有效地增加了載氣和液態(tài)硅表面的接觸面積，單位面積所接觸的載氣量較少，載氣從單位面積帶走的熱量較少，載氣導致該區(qū)域液態(tài)硅溫度的降幅減小，過冷度減弱，減少甚至消除了該區(qū)域液態(tài)硅中由載氣所導致的雜質過飽和形核以及所促進的雜質核生長形成雜質夾雜物。引流裝置流出的出射載氣流分散傾斜地吹射液態(tài)硅表面的不同區(qū)域，所吹射區(qū)域圍繞液態(tài)硅的中心周向分布，出射載氣流對液態(tài)硅產生載氣應力，載氣應力圍繞液態(tài)硅的中心周向分布，載氣應力驅動表層液態(tài)硅流動，并形成作周向流動的旋轉流場。旋轉流場有利于液態(tài)硅內部的雜質輸運到表面，促進雜質的揮發(fā);旋轉流場還有利于液態(tài)硅中質雜的輸運和均勻分布，使晶體的徑向電阻率分布更均勻。
[0019]有益效果
[0020]引流裝置中具有通向鑄錠爐內的視場，當把進氣部設置在分流部的外部時，引流裝置中通向鑄錠爐內的視場