多晶硅鑄錠爐生產(chǎn)工藝控制技術(shù)和設(shè)備組

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高中物理教學(xué)藝術(shù)

的設(shè)備之一。它通過(guò)使用化學(xué)方法得到的高純度硅

熔融，調(diào)整成為適合太陽(yáng)能電池的化學(xué)組成，采用定

向長(zhǎng)晶凝固技術(shù)將溶體制成硅錠。這樣，就可切片

供太陽(yáng)能電池使用。

多晶硅鑄錠爐采用的生長(zhǎng)方法主要為熱交換法

與布里曼法結(jié)合的方式。這種類型的結(jié)晶爐，在加

熱過(guò)程中保溫層和底部的隔熱層閉合嚴(yán)密，保證加

熱時(shí)內(nèi)部熱量不會(huì)大量外泄，保證了加熱的有效性

及加熱的均溫j生。開(kāi)始結(jié)晶時(shí)，充入保護(hù)氣，裝有熔

融硅料的坩堝不動(dòng)，將保溫層緩慢向上移動(dòng)，坩堝底

部的熱量通過(guò)保溫層與隔熱層之間的空隙發(fā)散出

去，通過(guò)氣體與爐壁的熱量置換，逐漸降低坩堝底托

的溫度。在此過(guò)程中，結(jié)晶好的晶體逐步離開(kāi)加熱

區(qū)，而熔融的硅液仍然處在加熱區(qū)內(nèi)。這樣在結(jié)晶

過(guò)程中液固界面形成比較穩(wěn)定的溫度梯度，有利于

晶體的生長(zhǎng)。其特點(diǎn)是液相溫度梯度dT／dX接近

常數(shù)，生長(zhǎng)速度可調(diào)。

通過(guò)多晶硅鑄錠法所獲得的多晶硅可直接獲得

方形材料，并能制出大型硅錠；電能消耗低，并能用

較低純度的硅作投爐料；全自動(dòng)鑄錠爐生產(chǎn)周期大

約50h可生產(chǎn)200kg以上的硅錠，晶粒的尺寸達(dá)到

厘米級(jí)；采用該工藝在多晶硅片上做出電池轉(zhuǎn)換效

率超過(guò)14％。

多晶硅鑄錠爐融合了當(dāng)今先進(jìn)的工藝技術(shù)、控

制技術(shù)、設(shè)備設(shè)計(jì)及制造技術(shù)，使它不僅具有完善的

性能，而且具有穩(wěn)定性好、可靠性高，適合長(zhǎng)時(shí)間、大

批量太陽(yáng)能級(jí)多晶硅的生產(chǎn)。

1多晶硅鑄錠爐的主要工藝特點(diǎn)

為了保證產(chǎn)品的性能及一致性，并適應(yīng)大批量

基金項(xiàng)目：國(guó)家863科研攻關(guān)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2023AA05Z407)。

簡(jiǎn)介：侯煒強(qiáng)(1966一)，男，畢業(yè)于桂林電子工業(yè)學(xué)院，高級(jí)工程師，主要從事電子工藝專用設(shè)備的研發(fā)工作。

維普資訊

電子工藝技術(shù)第29卷第5期

太陽(yáng)能級(jí)多晶硅的生產(chǎn)。根據(jù)以上的多晶硅鑄錠爐

定向生長(zhǎng)凝固技術(shù)原理，并結(jié)合我國(guó)當(dāng)前實(shí)際需要，

我們特別制定了以下的工藝流程。

多晶硅主要工藝參數(shù)如下。

第一步：預(yù)熱

(1)預(yù)熱真空度：大約1．05mPa；(2)預(yù)熱溫度：

室溫一1200oC；(3)預(yù)熱時(shí)間：大約15h；(4)預(yù)熱

保溫要求：完全保溫。

第二步：熔化

(1)熔化真空度：大約44．1Pa；(2)熔化溫度：

1200℃～1550℃；(3)熔化時(shí)間：大約5h；(4)熔

化保溫要求：完全保溫；(5)開(kāi)始充保護(hù)氣。

第三步：長(zhǎng)晶

(1)長(zhǎng)晶真空

度：大約44．1Pa；(2)長(zhǎng)晶溫度：

1440℃～1400oE；(3)長(zhǎng)晶時(shí)間：大約10h；(4)

長(zhǎng)晶保溫要求：緩慢取消保溫；(5)連續(xù)充保護(hù)氣