[發明專利]一種單晶硅生產方法

有效

• 申請號: 201710527688.2
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107460539B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 武志軍;劉偉;劉學;張全順;張文霞;尚偉澤;王巖;李建弘;張雪囡
• 申請（專利權）人: 內蒙古中環光伏材料有限公司
• 主分類號: C30B15/14
• 分類號: C30B15/14;C30B29/06
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 李成運

本發明提供了單晶硅生產方法，包括以下步驟：1)、準備：該階段坩堝堝底處于加熱器本體低溫區；2)、抽空：利用真空系統將熱場內氧氣抽干，同時充入氬氣作為保護氣體；3)、化料：坩堝內硅料開始出現熔體硅后，將坩堝上移至堝底處于高溫區下部區域；4)、塌料：當未熔硅全部漂浮在硅液中時，升高坩堝直至坩堝頂部高出加熱器本體的短加熱片長度的1/5；5)、溫度穩定化節段：6)、引晶。本發明所述單晶硅生產方法中，通過調整坩堝和加熱器相對位置，避免硅料熔化前期出現再次結晶風險，同時，保證拉晶時，堝內液面處于高溫區，這樣拉晶時功耗會降低，功耗降低會較弱石英坩堝和熔體硅的反應，進而可以降低氧含量。

技術領域

本發明屬于單晶硅生產領域，尤其是涉及一種加熱器及應用該加熱器的單晶硅生產方法。

背景技術

單晶硅是晶硅電池的重要原材料，近年來光伏市場迅猛發展，競爭也日趨激烈；為提高晶硅電池的光電轉換效率，IBC、HIT、PERC等技術開始應用于規模化生產；實際生產中，單晶硅一般都會還有氧，并且氧分布是頭高尾低，原材料單晶硅中的氧，會與摻雜劑硼元素形成B-O復合體，造成晶硅電池光電轉化效率下降，也會影響新技術的使用效果，因此降低單晶硅中氧含量對光伏行業有著深遠的意義。

當前降低直拉單晶硅中氧含量方法有：

1、采用磁場拉制單晶，即：MCZ工藝，磁場可以抑制熔體的熱對流，采用低堝轉拉制單晶，減少石英坩堝與熔體硅的反應速度，同時磁場可以減弱熔體中氧向生長邊界層的運動，進而使單晶硅中氧含量降低。采用磁場拉制單晶降氧效果明顯，但磁場設備昂貴，且運行過程中能耗大，單晶拉制成本較高，無法應用于競爭激烈的光伏行業。

2、通過工參數調整，如：氬氣流量、爐壓、晶轉堝轉等，可以降低氧含量，但效果差，成品率會收到影響；部分公司同樣改變加熱器結構降低氧含量，但其結構相對復雜，且不能有效解決加熱器結構改變后帶來的風險。

另外，拉晶過程中，一般都會對熱場內氧氣進行抽真空操作，拉晶過程中氧的來源主要是熔體硅與石英坩堝的反應，尤其坩堝的底部和側下部反應劇烈，是氧引入的主要來源，

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種加熱器及應用該加熱器的單晶硅生產方法，以解決現有單晶硅生產中因氧含量高導致的質量問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種加熱器，包括一體成型的圓筒狀加熱器本體，所述加熱器本體由多個長加熱片和多個短加熱片通過連接片交替串聯圍合而成，所述長加熱片和所述短加熱片等寬且頂部平齊設置，所述加熱器本體上部為高溫區，其下部為低溫區，每個長加熱片和其相鄰的短加熱片間形成有間隙，每一個長加熱片頂部沿加熱器本體徑向開設有一第一通槽，每一個短加熱片頂部沿加熱器本體徑向開設有一第二通槽，第一通槽槽深大于第二通槽槽深。

進一步的，所述短加熱片長度與長加熱片長度比在1/5至3/4間。

進一步的，所述第一通槽寬度、第二通槽寬度及間隙等寬設置，該寬度為10-20mm。

進一步的，所述第一通槽槽底厚度和第二通槽槽底厚度相同，該厚度等于連接片高度，同時該厚度＝長加熱片寬度/2。

相對于現有技術，本發明所述的加熱器具有以下優勢：

本發明所述的加熱器通過交替串聯的長加熱片和短加熱片圍合而成，并且上部分發熱片密集，發熱量大，為高溫區，下部分發熱量少，為低溫區，該結構減小了坩堝內豎直方向上溫度梯度變化，進而實現氧含量的降低，同時，通過調整坩堝和加熱器相對位置，避免硅料熔化前期出現再次結晶風險，保證拉晶時，堝內液面處于高溫區，這樣拉晶時功耗會降低，功耗降低會較弱石英坩堝和熔體硅的反應，進而可以降低氧含量。

一種應用加熱器的單晶硅生產方法，包括以下步驟：

1)、準備：