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      中國粉體網(wǎng)訊 在光伏行業(yè)中，直拉單晶硅作為晶硅電池的主要原材料，其生長成本直接影響電池的制造成本，因此降低直拉單晶硅生長能耗對光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。

直拉硅單晶生長爐爐體主要結(jié)構(gòu)

      直拉法生長單晶硅采用單晶爐進(jìn)行，單晶爐由主爐室、隔離閥室、副爐室、籽晶升降及旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、副室提升機構(gòu)以及氬氣系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，晶體的生長在主爐室完成，組成器件主要包括石英坩堝、石墨坩堝（堝幫）、石墨加熱器、坩堝支撐結(jié)構(gòu)、保溫氈、導(dǎo)流筒等。其中多種石墨材料憑借優(yōu)異性能，在單晶生長過程中發(fā)揮著不可替代的作用。

      石墨坩堝

      單晶爐所使用的坩堝分為石英坩堝與石墨坩堝兩大類。石墨坩堝的核心作用是承載石英坩堝，一方面吸收石墨加熱器產(chǎn)生的輻射熱量，并將其傳導(dǎo)至石英坩堝，通過傳導(dǎo)與輻射雙重方式實現(xiàn)原料的加熱與熔化；另一方面，由于硅原料需加熱至1410℃以上才能熔化，而此溫度下石英坩堝會發(fā)生軟化，支撐性能大幅下降，外圍的石墨坩堝（亦稱堝幫）能夠有效維持石英坩堝的形狀穩(wěn)定性。

來源：東莞市業(yè)晟石墨

      同時，石墨坩堝還能使石英坩堝周圍的熱量分布更均勻、溫度場更對稱，為單晶硅的穩(wěn)定生長提供良好條件。這就要求石墨坩堝必須具備優(yōu)異的耐高溫性、良好的導(dǎo)熱性與耐腐蝕性，同時在高溫環(huán)境下需保持較高的機械強度。

      石墨加熱器

     石墨是直拉單晶硅生長系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)材料，高純度石墨的熔點為3850℃左右，高熔點使石墨在高溫環(huán)境中具有很高的應(yīng)用價值。此外其優(yōu)點還包括良好的導(dǎo)電性、可加工性、耐高溫特性以及導(dǎo)熱性等。良好的導(dǎo)電性使石墨適合作為加熱器材料，并且導(dǎo)熱方向通常是可取的。

來源：國瑞新材

      石墨加熱器是直拉單晶硅晶體生長爐內(nèi)熱量的主要來源，通常通過通電加熱的方式產(chǎn)生焦耳熱，主要通過輻射方式加熱整個爐體系統(tǒng)以熔化多晶硅原料并保持熔化所需的溫度。常見的加熱器形狀包括筒狀、杯狀和螺旋狀，其中，筒狀加熱器是目前廣泛采用的類型，尤其在硅單晶生產(chǎn)中，直筒式加熱器尤其常見。

      石墨氈

來源：河南六工石墨

      石墨被用作保溫材料，這種氈是由細(xì)纖維制成的，在短距離內(nèi)可多次阻擋熱輻射，起到隔熱、保溫作用。石墨軟氈是相對較薄的材料，可以被切割成各種所需的形狀。

      石墨氈具備諸多優(yōu)異特性：其一，高溫抗氧化性能好、重量輕、導(dǎo)熱性佳、吸附性強，在高溫環(huán)境下能保持性能穩(wěn)定，不會發(fā)生軟化或變形，確保在單晶爐中長期有效使用；其二，能有效吸附氧化物及非金屬雜質(zhì)，降低雜質(zhì)含量，既提升了單晶產(chǎn)品的質(zhì)量與成品率，又減少了雜質(zhì)對單晶爐關(guān)鍵部件的侵蝕，降低了設(shè)備維護與部件更換頻率，延長了單晶爐的使用壽命；其三，純度高、導(dǎo)熱性能穩(wěn)定，在高溫環(huán)境下不易因化學(xué)反應(yīng)發(fā)生損壞，進(jìn)一步減少了更換頻次；此外，石墨氈的制造成本相對較低，經(jīng)濟性突出，有助于降低單晶硅的整體生產(chǎn)能耗與成本。

      參考來源：

      王正省等.直拉法單晶硅生長原理、工藝及展望

      呂學(xué)康.拉單晶硅晶體生長爐熔體氧含量模擬

      （中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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