热屏下降式单晶炉设计与研究

张西亚,高德东,王 珊, 彭 鑫,林光伟,高俊伟

(1.青海大学机械工程学院，西宁 810016；2.阳光能源(青海)有限公司，西宁 810000)

0 引 言

在光伏领域中，硅基类电池板在光伏电池板中的占有量超过了90%[1]，并且单晶硅以衰减率低、转化率高、晶体品质好等优点在硅基电池板市场中的占有量渐渐超过了多晶硅，但产能和成本问题一直是约束单晶硅太阳能市场拓展的最大阻力[2]。目前，单晶硅的降本增效主要从提高单晶炉拉晶速度、减少单晶炉能耗和增加单晶炉投料量三方面来实现。

在降低单晶炉能耗和提高拉晶速度方面，苏文佳等[3]对单晶炉导流筒、热屏及底部侧壁碳毡进行了优化，降低了拉晶能耗，提高了晶体结晶速度；邓树军等[4]分析了在热场结构中影响能耗的主要因素，通过改变热场的保温材料、改进热场结构和避免炉体与热场部件直接相连等措施来减少单晶炉能耗；杨轶涵等[5]研究了不同保温材料、不同材料组合方式和不同热场结构对单晶炉功率、单晶炉内热传递的影响，并提出了合理的热场结构，降低了单晶炉功率；吕菲等[6]在直拉炉中使用异型加热器来代替普通加热器，增大了固液界面温度梯度，从而提高了拉晶过程中等径阶段的稳定性和拉晶速度；耿博耘等[7]提出一种减薄型加热器，优化了单晶炉内晶体和熔体的温度梯度，降低了能耗，提升了拉晶速度；Lee等[8]提出对热屏材料和保温层进行优化，在热屏外部镀上金属钼和石墨，并对保温层进行加厚，减少了单晶炉能耗和惰性气体消耗；……