多晶硅片生產(chǎn)工藝介紹

1、浙江光普能源有限公司浙江光普能源有限公司多晶硅片生產(chǎn)工藝介紹多晶硅片生產(chǎn)工藝介紹多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)部多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)部目錄目錄一、光伏產(chǎn)業(yè)鏈一、光伏產(chǎn)業(yè)鏈二、多晶硅片生產(chǎn)流程二、多晶硅片生產(chǎn)流程三、半導(dǎo)體和硅材料三、半導(dǎo)體和硅材料四、多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)（簡(jiǎn)介）四、多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)（簡(jiǎn)介）一、光伏產(chǎn)業(yè)鏈一、光伏產(chǎn)業(yè)鏈 “晶體硅原料生產(chǎn)”+“硅棒/硅錠生產(chǎn)”為光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游；“太陽(yáng)能電池制造”+“組件生產(chǎn)”+“光伏產(chǎn)品生產(chǎn)”為光伏產(chǎn)業(yè)鏈中游；“光伏發(fā)電系統(tǒng)”為光伏產(chǎn)業(yè)鏈下游。二、多晶硅片生產(chǎn)流程二、多晶硅片生產(chǎn)流程 多晶硅片的生產(chǎn)流程包括：多晶原料清洗、檢測(cè)坩堝噴涂多晶鑄錠硅錠剖方 硅塊檢驗(yàn)去

2、頭尾磨面、倒角粘膠切片硅片脫膠硅片清洗硅片檢驗(yàn)硅片包裝硅片入庫(kù)2.1多晶鑄錠生產(chǎn)流程多晶鑄錠生產(chǎn)流程熱流方向熱流方向硅溶液硅溶液熱交換臺(tái)熱交換臺(tái)加熱器加熱器長(zhǎng)晶方向長(zhǎng)晶方向 公司鑄錠用多晶爐為jjl500型多晶爐，一次裝載量在500kg，硅料在高溫下加熱熔化。長(zhǎng)晶過(guò)程中，通過(guò)伺服控制器控制熱交換臺(tái)的上升、下降以達(dá)到長(zhǎng)晶的目的。長(zhǎng)晶的方向?yàn)橄蛏仙L(zhǎng)，熱流方向向下，如右圖所示。 硅錠經(jīng)剖方后進(jìn)行少子壽命、電阻率、雜質(zhì)等的檢測(cè)，如左圖所示，為硅塊的少子壽命截面圖。2.2多晶切片生產(chǎn)流程多晶切片生產(chǎn)流程去頭尾：將硅塊的頭部和尾部去除配置砂漿：砂漿是為開(kāi)方和切片用的切片：用wiresaw將硅塊切割成硅片

3、（wafer）粘膠：將硅塊粘接在晶托上，為切片做準(zhǔn)備。切割后多晶硅片切割后多晶硅片多晶硅片生產(chǎn)設(shè)備一覽多晶硅片生產(chǎn)設(shè)備一覽主要工序主要工序使用設(shè)備使用設(shè)備產(chǎn)品產(chǎn)品業(yè)內(nèi)主流設(shè)備業(yè)內(nèi)主流設(shè)備原料清洗硅料酸洗、堿洗機(jī)、硅料烘箱多晶原料（原生硅、循環(huán)料）張家港超聲清洗設(shè)備坩堝噴涂噴涂站、坩堝烘箱噴涂后坩堝多晶鑄錠多晶鑄錠爐多晶硅錠美國(guó)gt、德國(guó)ald、紹興精工硅錠剖方剖方機(jī)多晶硅塊 hct、上海日進(jìn)硅塊檢驗(yàn)少子壽命檢測(cè)儀、雜質(zhì)探傷儀、碳氧含量檢測(cè)儀劃線(xiàn)后硅塊semilab(施美樂(lè)伯）設(shè)備系列（wt-2000d、irb50)去頭尾截?cái)鄼C(jī)小硅塊無(wú)錫上機(jī)、上海日進(jìn)切片切片機(jī)多晶硅片瑞士hct、mb，日本nt

4、c，德國(guó)kuka硅片清洗硅片脫膠機(jī)、硅片清洗機(jī)多晶硅片張家港超聲清洗設(shè)備公司設(shè)備圖片公司設(shè)備圖片硅料清洗機(jī)硅料清洗機(jī)坩堝烘箱坩堝烘箱噴涂臺(tái)噴涂臺(tái)坩堝旋轉(zhuǎn)臺(tái)坩堝旋轉(zhuǎn)臺(tái)多晶鑄錠爐多晶鑄錠爐上海日進(jìn)截?cái)鄼C(jī)上海日進(jìn)截?cái)鄼C(jī)無(wú)錫上機(jī)截?cái)鄼C(jī)無(wú)錫上機(jī)截?cái)鄼C(jī)剖方機(jī)剖方機(jī)紅外雜質(zhì)探傷儀紅外雜質(zhì)探傷儀irb50切片機(jī)切片機(jī)硅片清洗機(jī)硅片清洗機(jī)少子壽命檢測(cè)儀少子壽命檢測(cè)儀wt-2000d三、半導(dǎo)體和硅材料三、半導(dǎo)體和硅材料3.1什么是什么是“半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料”v導(dǎo)體 金屬等v絕緣體橡膠，塑料等v半導(dǎo)體硅，鍺等等 半導(dǎo)體材料是介于導(dǎo)體與絕緣體之間的，導(dǎo)電能力一般的導(dǎo)體。它的顯著特點(diǎn)是對(duì)溫度、雜質(zhì)和光照等外界作用十分

5、的敏感。半導(dǎo)體材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體材料之所以具有介于半導(dǎo)體材料之所以具有介于導(dǎo)體與絕緣體之間的性質(zhì)，一部導(dǎo)體與絕緣體之間的性質(zhì)，一部分原因是因?yàn)樗奶厥獾慕Y(jié)構(gòu)。分原因是因?yàn)樗奶厥獾慕Y(jié)構(gòu)。 科學(xué)分析表明，硅原子是按照科學(xué)分析表明，硅原子是按照金剛石結(jié)構(gòu)的形式占據(jù)空間位置金剛石結(jié)構(gòu)的形式占據(jù)空間位置（晶格）。（晶格）。 金剛石結(jié)構(gòu)的排列特點(diǎn)是：金剛石結(jié)構(gòu)的排列特點(diǎn)是：l晶格立方格子的晶格立方格子的8個(gè)頂點(diǎn)有一個(gè)原子個(gè)頂點(diǎn)有一個(gè)原子l晶格晶格6個(gè)面的中心各有一個(gè)原子個(gè)面的中心各有一個(gè)原子l晶格的晶格的4個(gè)對(duì)角線(xiàn)離頂點(diǎn)的個(gè)對(duì)角線(xiàn)離頂點(diǎn)的1/4處各有一個(gè)原子處各有一個(gè)原子金剛石結(jié)

6、構(gòu)晶體的能帶晶體的能帶 導(dǎo)體存在一個(gè)電子不能填滿(mǎn)的導(dǎo)帶，故能導(dǎo)電。金屬導(dǎo)體的電阻率約導(dǎo)體存在一個(gè)電子不能填滿(mǎn)的導(dǎo)帶，故能導(dǎo)電。金屬導(dǎo)體的電阻率約為為108106歐姆歐姆米米 ； 絕緣體只有滿(mǎn)帶和空帶，沒(méi)有導(dǎo)帶，且禁帶很大（絕緣體只有滿(mǎn)帶和空帶，沒(méi)有導(dǎo)帶，且禁帶很大（36 ev） ，故不能，故不能導(dǎo)電。絕緣體的電阻率約為導(dǎo)電。絕緣體的電阻率約為1081020歐姆歐姆米米 ； 半導(dǎo)體只有滿(mǎn)帶和空帶，但禁帶很?。ò雽?dǎo)體只有滿(mǎn)帶和空帶，但禁帶很?。?.12ev），滿(mǎn)帶中的電子可以），滿(mǎn)帶中的電子可以在光、熱、電作用下進(jìn)入空帶，形成導(dǎo)帶。電阻率約為在光、熱、電作用下進(jìn)入空帶，形成導(dǎo)帶。電阻率約為1081

7、07歐姆歐姆米。米。 本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體 純凈半導(dǎo)體又叫本征半導(dǎo)體，就是指純凈半導(dǎo)體又叫本征半導(dǎo)體，就是指晶體中除了本身原子外，沒(méi)有其他雜質(zhì)原晶體中除了本身原子外，沒(méi)有其他雜質(zhì)原子存在。子存在。 假如在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，使其假如在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，使其產(chǎn)生載流子以增加半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，這產(chǎn)生載流子以增加半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，這種半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。種半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。n型和型和p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體中以電子導(dǎo)電為主的稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體中以電子導(dǎo)電為主的稱(chēng)為n (negative)型半導(dǎo)型半導(dǎo)體體(硅摻磷、砷等硅摻磷、砷等族元素族元素)，以空穴導(dǎo)電為主的稱(chēng)

8、為，以空穴導(dǎo)電為主的稱(chēng)為p (positive)型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體(硅摻硼、鎵等硅摻硼、鎵等族元素族元素) 。半導(dǎo)體的性質(zhì)半導(dǎo)體的性質(zhì) 電阻率隨溫度的增加而減?。ǚQ(chēng)為負(fù)溫度電阻率隨溫度的增加而減小（稱(chēng)為負(fù)溫度系數(shù)）系數(shù)） 微量的雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能有很大的微量的雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能有很大的影響影響 光照可以改變半導(dǎo)體的電阻率光照可以改變半導(dǎo)體的電阻率光生伏特效應(yīng) 當(dāng)入射光子的能量大于禁帶寬度時(shí)，光照射在距表面很近的pn結(jié)，就會(huì)在pn結(jié)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，接通外電路就可形成電流。這稱(chēng)為光生伏特效應(yīng)。 太陽(yáng)能電池就是利用光生伏特效應(yīng)制成的。3.2什么是什么是“硅材料硅材料” 硅：臺(tái)灣、香港稱(chēng)為矽，化學(xué)元

9、素符號(hào)si，相對(duì)原子質(zhì)量為28.09，在地殼中的含量約占27.6%，主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在。 灰色金屬光澤，密度2.33g/cm3，熔點(diǎn)1410，沸點(diǎn)2355，溶于氫氟酸和硝酸的混算中，不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間。硅材料的一些技術(shù)參數(shù)1.導(dǎo)電類(lèi)型2.電阻率3.少數(shù)載流子壽命4.晶向偏離度與 晶體缺陷5.碳、氧含量6.雜質(zhì)控制7.其他四、多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)四、多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)1.導(dǎo)電類(lèi)型：由摻入的施主或受主雜質(zhì)決定，p型多摻硼，n型多摻磷。多晶硅片導(dǎo)電類(lèi)型要求為p型。2.電阻率：多晶鑄錠時(shí)摻入一定雜質(zhì)（多晶中統(tǒng)稱(chēng)母合金）以控制電阻率，電阻率控制的是均勻度，電阻率均

10、勻度包括縱向均勻度、斷面均勻度、微區(qū)均勻度，多晶硅片的電阻率控制在1.0-3.0.cm。3.少子壽命：半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子，在p型半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子，那么在p型半導(dǎo)體中電子就是少子。少子在受到外界光、電等刺激情況下所產(chǎn)生的附加電子和空穴瞬間復(fù)合到消失的時(shí)間即為少子壽命。多晶硅片的少子壽命時(shí)間在2s。4.碳、氧含量：在鑄造多晶過(guò)程中，由于外在的諸多因素，造成多晶鑄錠后碳、氧含量不合格，直接影響后續(xù)電池片的轉(zhuǎn)換效率，一般多晶硅錠頂部碳含量較高，底部氧含量較高。標(biāo)準(zhǔn)控制范圍為o14ppm、c 16ppm。5.雜質(zhì)控制：在鑄造多晶過(guò)程中，包括原料狀況、多晶爐熱場(chǎng)材料等往往會(huì)帶來(lái)