[發明專利]一種生產單晶硅的方法

有效

• 申請號: 201210020267.8
• 申請日: 2012-01-29
• 公開（公告）號: CN103225110A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 王軍;郭大偉;王楠
• 申請（專利權）人: 北京京運通科技股份有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B11/00
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 李娟

技術領域

本發明涉及單晶硅技術領域，尤其涉及一種生產單晶硅的方法。

背景技術

單晶爐是光伏行業的中上游的關鍵設備，主要用于太陽能級單晶硅棒的大生產。目前，主要采用直拉法生產單晶硅，具體過程包括：把高純度的多晶硅原料放入高純石英坩堝，通過石墨加熱器產生的高溫將其熔化；然后，對熔化的硅液稍做降溫，使之產生一定的過冷度，再用一根固定在籽晶軸上的硅單晶體(稱作籽晶)插入熔體表面，待籽晶與熔體熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶體便會在籽晶下端生長；接著，控制籽晶生長出一段長為100mm左右、直徑為3～5mm的細頸，用于消除高溫溶液對籽晶的強烈熱沖擊而產生的原子排列的位錯，這個過程就是引晶；隨后，放大晶體直徑到工藝要求的大小，一般為75～300mm，這個過程稱為放肩；接著，突然提高拉速進行轉肩操作，使肩部近似直角；然后，進入等徑工藝，通過控制熱場溫度和晶體提升速度，生長出一定直徑規格大小的單晶柱體；最后，待大部分硅溶液都已經完成結晶時，再將晶體逐漸縮小而形成一個尾形錐體，稱為收尾工藝。這樣一個單晶拉制過程就基本完成，進行一定的保溫冷卻后就可以取出。其中，生產的單晶硅需要達到用于生產太陽能電池的品質要求。

單晶爐是一種適用于長時間連續工作，高精度、高可靠性、自動化程度高的智能化大生產設備。目前，單晶爐基本都采用直拉法，該技術落后、且產能很低。而且，現有技術的單晶硅爐基本裝料在200kg之內，生產周期長，能耗高，操作復雜。

發明內容

本發明實施例提供了一種生產單晶硅的方法，可以提高單晶硅的生產效率，縮短生產周期。

本發明實施例提供了一種生產單晶硅的方法，包括：

在坩堝底部放置方單晶；

在所述方單晶上放置硅料及合金；

將所述坩堝放置在單晶硅爐內，經過加熱、熔化、長晶、退火和冷卻的過程，獲得單晶硅錠；其中，所述熔化過程中當所述方單晶熔化到規定深度后，開始所述長晶過程；

切割所述單晶硅錠，獲得單晶硅片。

本發明實施例提供了一種生產單晶硅的方法，用于在坩堝底部放置方單晶；在所述方單晶上放置硅料及合金；將所述坩堝放置在單晶硅爐內，經過加熱、熔化、長晶、退火和冷卻的過程，獲得單晶硅錠；切割所述單晶硅錠，獲得單晶硅片；其中，所述熔化過程中當所述方單晶熔化到規定深度后，開始所述長晶過程。使用本發明實施例提供的單晶硅生產的方法，通過將放置在坩堝中鋒的方單晶熔化到規定深度后，再開始長晶過程，使得長晶時以熔化到規定深度的方單晶為晶核。而且，在長晶過程中控制長晶速度，由此提高單晶硅片的生產效率。

附圖說明

圖1為本發明實施例中生產單晶硅的方法流程示意圖；

圖2為本發明實施例中放置方單晶的示意圖；

圖3為本發明另一實施例中生產單晶硅的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面結合各個附圖對本發明實施例技術方案的主要實現原理、具體實施方式及其對應能夠達到的有益效果進行詳細地闡述。

為了解決現有技術存在的問題，本發明實施例提供了一種生產單晶硅的方法，如圖1所示，該方法包括：

步驟101、在坩堝底部放置方單晶；

步驟102、在方單晶上放置硅料及合金；

步驟103、將坩堝放置在單晶硅爐內，經過加熱、熔化、長晶、退火和冷卻的過程，獲得單晶硅錠；其中，熔化過程中當方單晶熔化到規定深度后，開始長晶過程。

步驟104、切割單晶硅錠，獲得單晶硅片。

具體的，選取1mm-50mm厚的方單晶放置在坩堝底部，如圖2所示，放置時將品質等級達標的方單晶21放置在坩堝20底部的中央區域，中央區域之外的區域放置其他等級的方單晶22。一般情況下，該品質等級達標的方單晶21均經過晶方定位處理。其中，坩堝底部的尺寸為1050mm*1050mm*480mm。

較佳的，方單晶的厚度值根據方單晶的成色及輔料(硅料及合金)的配比確定。一般情況下，中央區域放置的方單晶高于中央區域之外區域放置的方單晶，例如高出0mm-30mm。這樣，長晶過程中可以按照扇形形狀生長，進而生長的單晶硅錠中心區質量優良。