專利名稱：一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單晶硅晶體生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，屬于晶體生長設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，能源危機愈演愈烈，日益增長的能源需求又帶來了一系列的環(huán)境問題，太陽能電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)作為解決能源及相關(guān)問題的一條重要途徑得到了迅速的發(fā)展。目前太陽能電池的發(fā)展主要是建立在單晶硅多晶硅的基礎(chǔ)上，但單晶硅多晶硅的生產(chǎn)能耗相當(dāng)高。以8寸單晶硅為例，在等徑生長過程中功率高達55kW，而其生長速率只有l(wèi)mm/min左右，并且單根晶棒的生長過程長達50多個小時，因而其能耗是驚人的，節(jié)能降耗也就成為太陽能用單(多)晶硅生產(chǎn)中的一個重點。通過8寸單晶硅熱場模擬發(fā)現(xiàn)，當(dāng)不考慮單晶硅生長爐中電極損耗的功率時，其功耗只有35kW，也就是單晶硅生長爐中加熱器電極損耗的功率可高達20kW?，F(xiàn)有技術(shù)中的電極，包括電極、加熱器，電極與加熱器通過螺栓連接成一體，電極外周設(shè)有石墨護套，該結(jié)構(gòu)的電極由于電極周圍采用了簡單的石墨護套，而石墨的熱導(dǎo)率很高，這樣很大的一部分熱量就通過電極損失掉了，如加熱器附近溫度在1900K以上，而與之相接觸的電極是采用水冷的，經(jīng)過石墨護套后其溫度就只有300K，其中有很大的熱量被損失了，從而，大大浪費了能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，針對傳統(tǒng)發(fā)熱器石墨電極能耗大的特點，提供一種能夠降低晶體生長能耗的單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，包括電極及加熱器，所述電極及所述加熱器通過螺栓連接，所述電極外設(shè)有石墨護套，其中，所述電極與所述石墨護套之間固定設(shè)有電極保溫層。上述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其中，所述電極外周設(shè)有凸緣，所述電極保溫層內(nèi)周面上設(shè)有與所述凸緣相配合的凹槽，所述凸緣卡在所述凹槽內(nèi)。上述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其中，所述螺栓的端部外固定設(shè)有螺栓保溫層。上述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其中，所述螺栓保溫層為設(shè)有螺栓護套。上述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其中，所述螺栓端部與螺栓保溫層配合的面上設(shè)有螺栓凹槽，所述螺栓保溫層內(nèi)周面上設(shè)有與所述螺栓凹槽相配合的凸塊，所述凸塊卡入所述螺栓凹槽。上述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其中，所述螺栓保溫層及電極保溫層均采用炭氈加工而成。本發(fā)明的有益效果是，由于電極與石墨護套之間固定設(shè)有電極保溫層，大大地增加了晶體爐內(nèi)與電極之間的熱阻，從而降低了功耗，其節(jié)能效果可達IOkW以上，解決了晶體爐中加熱器電極損耗能量過大的問題，另外，電極保溫層與電極或螺栓保溫層與螺栓之間采用凸部與凹槽配合，使電極保溫層與電極連接牢固，且避免螺栓保溫層移動，使電極的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定；且螺栓保溫層外設(shè)有螺栓護套，可對螺栓保溫層進行保護，且進一步提高了螺栓的保溫效果；由于螺栓保溫層及電極保溫層均采用炭氈加工而成，炭氈材料保溫效果較好，從而，進一步提高了電極的保溫效果，大大地降低了能量的損耗。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖所示，一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，包括加熱器1、電極2，所述電極2及所述加熱器1通過螺栓5連接，所述電極2外設(shè)有石墨護套4，所述電極2與所述石墨護套4之間固定設(shè)有電極保溫層3，由于電極2與石墨護套4之間固定設(shè)有電極保溫層3，大大地增加了晶體爐內(nèi)與電極之間的熱阻，從而降低了功耗，其節(jié)能效果可達IOkW以上，解決了晶體爐中加熱器電極損耗能量過大的問題。為了使電極與電極保溫層之間連接更加牢固，可在電極2的外周設(shè)有凸緣21，所述電極保溫層4內(nèi)周面上設(shè)有與所述凸緣21 相配合的凹槽41，連接時，所述凸緣21卡在所述凹槽41內(nèi)，避免電極保溫層產(chǎn)生移動，從而，提高了電極的穩(wěn)定性。為了進一步提高電極的保溫效果，可在所述螺栓5的端部外固定設(shè)有螺栓保溫層 6。所述螺栓5端部與螺栓保溫層6配合的面上設(shè)有螺栓凹槽51，所述螺栓保溫層6內(nèi)周面上設(shè)有與所述螺栓凹槽51相配合的凸塊61，所述凸塊61卡入所述螺栓凹槽51內(nèi)，避免螺栓保溫層6移動，使電極的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。為了對螺栓保溫層起到保護作用，可在所述螺栓保溫層6外為設(shè)有螺栓護套7，螺栓護套7可采用較硬材質(zhì)加工而成，本實施例中，優(yōu)選碳化硅加工而成。所述螺栓保溫層6及電極保溫層3可采用相同的材質(zhì)加工而成，也可采用不同的材質(zhì)加工而成，其材質(zhì)不受限制，本實施例中以炭氈加工而成為例。所述電極保溫層3的厚度為10 40mm，所述的石墨護套4厚度為15 35mm，所述螺栓保溫層6的厚度為10 30mm，所述螺栓護套的厚度為2 6mm。本實施例中優(yōu)選電極保溫層3的厚度為22mm，螺栓保溫層6的厚度為14mm，對80 單晶爐采用該晶體生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極保溫系統(tǒng)后，模擬結(jié)果顯示可節(jié)能15kW?？梢栽诒緦嵤├幕A(chǔ)上，在電極2與電極保溫層3之間增加一層石英絕緣層，該石英層可以較薄，為2 5mm。在實施過程中，值得注意的是，需要對爐底護盤及爐底炭氈的尺寸作相應(yīng)的調(diào)整， 使之與電極及電極保溫層結(jié)構(gòu)尺寸相匹配。此外，該設(shè)計思想除適用于單晶硅爐、多晶硅爐電極的保溫節(jié)能，還能用于其它晶體如藍寶石的節(jié)能。以上說明書中描述的只是本發(fā)明的具體實施方式
，該舉例說明不對本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了說明書后可以對前面所述的具體實施方式
做修改或者變形，而不背離發(fā)明的實質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，包括電極及加熱器，所述電極及所述加熱器通過螺栓連接，所述電極外設(shè)有石墨護套，其特征在于，所述電極與所述石墨護套之間固定設(shè)有電極保溫層。
2.如權(quán)利要求1所述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其特征在于，所述電極外周設(shè)有凸緣，所述電極保溫層內(nèi)周面上設(shè)有與所述凸緣相配合的凹槽，所述凸緣卡在所述凹槽內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其特征在于，所述螺栓的端部外固定設(shè)有螺栓保溫層。
4.如權(quán)利要求3所述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其特征在于，所述螺栓保溫層為設(shè)有螺栓護套。
5.如權(quán)利要求4所述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其特征在于，所述螺栓護套厚度為2 6mm。
6.如權(quán)利要求3所述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其特征在于，所述螺栓端部與螺栓保溫層配合的面上設(shè)有螺栓凹槽，所述螺栓保溫層內(nèi)周面上設(shè)有與所述螺栓凹槽相配合的凸塊，所述凸塊卡入所述螺栓凹槽。
7.如權(quán)利要求3所述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其特征在于，所述螺栓保溫層采用炭氈加工而成。
8.如權(quán)利要求1所述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其特征在于，所述電極保溫層采用炭氈加工而成
9.如權(quán)利要求1所述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其特征在于，所述的電極保溫層厚度為10 40mm。
10.如權(quán)利要求1所述一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，其特征在于，所述石墨護套厚度為15 35mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單晶硅生長爐用石墨/炭氈復(fù)合電極，包括電極、加熱器、螺栓、電極外的石墨護套，所述的電極與石墨護套之間增設(shè)了一層電極保溫層，由于電極與石墨護套之間固定設(shè)有電極保溫層，增加了晶體爐內(nèi)與電極之間的熱阻，從而降低了功耗，其節(jié)能效果可達10kW以上，解決了晶體爐中加熱器電極損耗能量過大的問題，且該設(shè)計思想可以用于多晶硅及藍寶石等多種晶體生長的電極上。
文檔編號C30B35/00GK102400232SQ20111036077
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者張錦根, 王祿寶, 袁志鐘 申請人:鎮(zhèn)江環(huán)太硅科技有限公司