專利名稱：長晶爐的氣流導引裝置的制作方法
技術領域：
本發明有關一種應用于長晶爐的氣流導引裝置，尤指一種可以有效降低雜質濃度的長晶爐氣流導引裝置。
背景技術：
眾所周知，太陽能電池是利用太陽光與材料相互作用直接產生電力的一種無污染再生能源，尤其太陽能電池在使用中并不會釋放包括二氧化碳在內的任何氣體，明顯可改善生態環境、解決地球溫室效應的問題。太陽能電池是將太陽能轉換成電能的裝置，且不需要透過電解質來傳遞導電離子，而是改采半導體產生PN結來獲得電位，當半導體受到太陽光的照射時，大量的自由電子伴隨而生，而此電子的移動又產生了電流，也就是在PN結處產生電位差。目前，太陽能電池主要分非晶、單晶及多晶三種；如圖1所示，為一種用以制造硅晶體的長晶爐，其主要以一供盛裝硅熔湯11的坩堝21為主體，并且于坩堝21外圍設有側絕熱層22及上絕熱層23，使構成一密封的熱場，并且于熱場當中設有加熱器M用以對硅金屬進行加熱。再者，熱場的上絕熱層23處設有一供連接惰性氣體的輸氣管25，以及數量不等的排氣孔26。使于硅金屬加熱熔融過程中，配合由輸氣管25輸入預定流速的氣體，藉以產生通過熱場的氣流，以將容易形成雜質的氧化物排出。整體長晶爐則可采用降低加熱器M功率使坩堝21內的硅熔湯11固化的方式獲得晶體12 (鑄造法)，或采用側絕熱層22上移輻射冷卻使坩堝21內的硅熔湯11固化的方式獲得晶體12 (直接固化系統)。甚至于，可進一步于坩堝21與底座27之間連接有一支柱28 ；使得以透過支柱28 帶動坩堝21下移至冷區，使坩堝21內的硅熔湯11固化的方式獲得晶體12 (布氏法)，或是于支柱觀導入冷卻流體，使坩堝21內的硅熔湯11固化的方式獲得晶體12 (熱交換器法)。然而，類似習用的長晶爐的氣流導引裝置當中的輸氣管25僅概略伸入上絕熱層 23下方的熱場中，因此極容易因為輸氣管25的管口與坩堝21內部硅熔湯11的自由表面 (硅熔湯與氣體的接觸表面)距離過長，致使排出輸氣管25的氣流無法有效將雜質帶離自由表面，使形成的晶體所含雜質濃度較高，因而降低晶體質量。

發明內容
有鑒于此，本發明即在提供長晶爐一種可以有效降低雜質濃度，藉以提升晶體質量的氣流導引裝置，為其主要目的。為達上述目的，本發明的氣流導引裝置包括有一相對罩設于坩堝外圍的絕熱層、 一設于絕熱層上的輸氣管，以及若干設于絕熱層的排氣孔，使得以配合由輸氣管輸入預定流速的氣體，藉以產生通過熱場的氣流，以將容易形成雜質的氧化物排出；尤其，輸氣管的管口處設有若干呈放射狀配置的導流板，其通過輸氣管的氣流即在導流板的作用下，使熔
3湯的自由表面得以同步接受導引氣流的吹拂作用，達到有效降低雜質濃度的目的，進而提升晶體的質量。本發明的氣流導引裝置可進一步在輸氣管處設有一高度調節機構，使得以依照實際操作時的坩堝高度或熔湯的自由表面高度，而調整輸氣管的相對高度，以準確掌控輸氣管的管口與坩堝內部熔湯的自由表面保持在預定的間距范圍內，使得以在相同氣體流速的條件下，可增加自由表面氣體的流速，能夠將氣化的雜質混合氣迅速帶離熔湯的自由表面， 并加速將雜質帶離自由表面的速率。本發明的氣流導引裝置可再進一步于各導流板與輸氣管之間設有角度調節機構， 使得以依照實際操作狀態調整導流板的角度，使得以配合晶體生長過程改變氣體的流速， 進而能夠準確掌控晶體的質量。


圖1為一習用長晶爐的長晶爐的氣流導引裝置結構示意圖。圖2為本發明的長晶爐結構剖視圖。圖3為本發明中導流板的結構俯視圖。圖4為本發明中導流板的另一結構俯視圖。圖5為本發明第一實施例的氣流導引裝置結構剖視圖。圖6為本發明第二實施例的氣流導引裝置結構剖視圖。圖號說明
11硅熔湯
12晶體 21坩堝 22側絕熱層 23上絕熱層 24加熱器 25輸氣管 26排氣孔 27底座 28支柱 31坩堝 32絕熱層 33輸氣管 331螺牙區段 34排氣孔 35螺旋套筒 36導流板 361軌道 362拉桿 363鉸鏈37加熱器 38支柱 39蓋板 41熔湯 42晶體。
具體實施例方式本發明主要提供長晶爐一種可以有效降低雜質濃度，藉以提升晶體質量的氣流導引裝置，如圖2及圖3所示，本發明的長晶爐主要以一供盛裝硅熔湯41的坩堝31為主體， 并且于坩堝31外圍設有絕熱層32，使構成一密封的熱場，并且于熱場當中設有加熱器37用以對硅金屬進行加熱。本發明的氣流導引裝置包括有一設于該絕熱層32上的輸氣管33，以及若干設于該絕熱層32的排氣孔34 ；使得以配合由輸氣管33輸入預定流速的氣體，藉以產生通過熱場的氣流，以將容易形成雜質的氧化物排出；其特征在于
該輸氣管33的管口處設有若干呈放射狀配置的導流板36，用以將通過輸氣管33的氣流朝向輸氣管33的管口周圍引導，使熔湯41的自由表面得以同步接受導引氣流的吹拂作用，而加速將雜質帶離自由表面的速率，以有效降低雜質濃度，藉以提熔湯41冷卻固化后的晶體質量。本發明的氣流導引裝置所應用的長晶爐，可以為采用直接降低加熱器功率使坩堝 31內的熔湯41冷卻固化(鑄造法)的長晶爐，或是以絕熱層32上移輻射冷卻使坩堝31內的熔湯41冷卻固化(直接固化系統)的長晶爐。當然，本發明的氣流導引裝置所應用的長晶爐可進一步于坩堝31底部連接有一支柱38;使得以透過支柱帶動坩堝31下移至冷區，使坩堝31內的熔湯41冷卻固化(布氏法)，或是于支柱導入冷卻流體，使坩堝31內的熔湯41冷卻固化(熱交換器法)，而皆可以利用本發明的氣流導引裝置有效降低雜質濃度，藉以提升熔湯41冷卻固化后的晶體42質量。再者，本發明的氣流導引裝置可進一步在該輸氣管33處設有一用以調節該輸氣管33相對高度的高度調節機構，該高度調節機構可以由一軸設于該絕熱層32上的螺旋套筒35為主體，該輸氣管33的外圍設有供與該螺旋套筒35相螺接的螺牙區段331，使當該輸氣管33與螺旋套筒35相對轉動時，即可利用螺旋作用調整該輸氣管的相對高度。整體長晶爐的氣流導引裝置即得以依照實際操作時的坩堝31高度或熔湯41的自由表面高度，調整該輸氣管33的相對高度，以準確掌控輸氣管33的管口與坩堝31內部熔湯41的自由表面保持在預定的間距范圍內，使得以在相同氣體流速的條件下，增加自由表面氣體的流速，能夠將氣化的雜質混合氣迅速帶離熔湯41的自由表面，并加速將雜質帶離自由表面的速率。再者，該坩堝31內部輪廓形狀可以如呈圖3所示為方形，或是如圖4所示該坩堝 31內部輪廓形狀為圓形；而且，該導流板36的外緣與該坩堝31的內緣保持有一預定的間距，且，本發明的氣流導引裝置當中相鄰導流板36尾端的間隙小于導流板36寬度的一半為佳。
另外，本發明的氣流導引裝置可再進一步于各導流板36與輸氣管之間設有角度調節機構，使得以依照實際操作狀態調整導流板的角度，使得以配合晶體生長過程改變氣體的流速，進而能夠準確掌控晶體的質量。于實施時，如圖5所示，本發明中的角度調節機構在各導流板36上設有軌道361， 另于各軌道361與該輸氣管33之間連接有拉桿362，使得以在拉桿362與軌道361的作用下，使導流板36與輸氣管33可做夾角的調整；抑或是，如圖6所示，于各導流板36與該輸氣管33之間設有鉸鏈363，使導流板36與輸氣管33可做夾角的調整，以符合不同氣體流速的使用需求，而該導流板36與輸氣管33的角度可以介于8(Γ160度之間，其中以90度以及 150度為最佳；當然，另于該坩堝31上方可進一步設有蓋板39，而該蓋板36上設有預定數量的排氣孔34。本發明的氣流導引裝置主要利用該輸氣管33管口處的導流板36設計，使通過輸氣管33的氣流可在導流板36的作用下，使熔湯41的自由表面得以同步接受導引氣流的吹拂作用，達到有效降低雜質濃度的目的。
權利要求
1.一種長晶爐的氣流導引裝置，包括有一相對罩設于坩堝外圍的絕熱層、一設于絕熱層上的輸氣管，以及若干設于絕熱層上的排氣孔；其特征在于該輸氣管的管口處設有若干呈放射狀配置的導流板。
2.如權利要求1所述長晶爐的氣流導引裝置，其特征在于，該輸氣管處設有一用以調節該輸氣管相對高度的高度調節機構。
3.如權利要求1所述長晶爐的氣流導引裝置，其特征在于，各導流板處設有用以調整導流板角度的角度調整機構。
4.如權利要求1所述長晶爐的氣流導引裝置，其特征在于，該輸氣管處設有一用以調節該輸氣管相對高度的高度調節機構；各導流板處設有用以調整導流板角度的角度調整機構。
5.如權利要求2或4所述長晶爐的氣流導引裝置，其特征在于，該高度調節機構由一軸設于該絕熱層上的螺旋套筒為主體，該輸氣管的外圍設有供與該螺旋套筒相螺接的螺牙區段，以利用螺旋作用調整該輸氣管的相對高度。
6.如權利要求3或4所述長晶爐的氣流導引裝置，其特征在于，該角度調節機構在各導流板上設有軌道，另于各軌道與該輸氣管之間連接有拉桿。
7.如權利要求3或4所述長晶爐的氣流導引裝置，其特征在于，該角度調節機構于各導流板與該輸氣管之間設有鉸鏈。
8.如權利要求1、2、3或4所述長晶爐的氣流導引裝置，其特征在于，該坩堝上方設有蓋板，而該蓋板上設有預定數量的排氣孔。
9.如權利要求1、2、3或4所述長晶爐的氣流導引裝置，其特征在于，相鄰導流板尾端的間隙小于導流板寬度的一半。
全文摘要
本發明長晶爐的氣流導引裝置，主要提供長晶爐一種能夠有效降低雜質濃度，藉以提升晶體質量的氣流導引裝置；所述的氣流導引裝置包括有一相對罩設于坩堝外圍的絕熱層、一設于絕熱層上的輸氣管，以及若干設于絕熱層的排氣孔；其中，輸氣管的管口處設有若干呈放射狀配置的導流板，使熔湯的自由表面得以同步接受導引氣流的吹拂作用，而加速將雜質帶離自由表面的速率，以有效降低雜質濃度，藉以提熔湯冷卻固化后的晶體質量。
文檔編號C30B27/00GK102453959SQ20101051270
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月20日 優先權日2010年10月20日
發明者呂中偉, 鄧應揚, 陳學億, 陳志臣 申請人:中央大學