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1、多晶硅鑄錠爐生產(chǎn)工藝控制技術(shù)和設(shè)備組成摘要：多晶硅鑄錠爐是多晶硅制造的關(guān)鍵設(shè)備之一，其工藝流程的穩(wěn)定性、設(shè)備控制的穩(wěn)定性和先進(jìn)性直接關(guān)系到是否生成出合格的硅錠，而合格的硅錠直接決定著硅片制成的電池的光電轉(zhuǎn)換效率。比較詳細(xì)地介紹了多晶硅鑄錠爐典型的生產(chǎn)工藝、設(shè)備組成和控制系統(tǒng)。重點(diǎn)介紹了控制系統(tǒng)的硬件控制結(jié)構(gòu)、軟件流程以及在設(shè)計(jì)時(shí)體現(xiàn)出的獨(dú)到的設(shè)計(jì)理念和創(chuàng)新性。關(guān)鍵詞：多晶硅；鑄錠爐；太陽(yáng)能電池中圖分類(lèi)號(hào)：TF806．9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—3474(2008)05—0291—03Compositionand
2、ControlTechnologyofPolysiliconIngotFurnaceHOUWei—-qiang(CETCNo．2ResearchInstitute，Taiyuan030024，China)Abstract：Polysiliconingotfurnaceisakeyequipmentofpolysiliconmanufacture．。11Iequalityofsili·condependsonthestablenessofprocessandequipmentcontr01．Atthesanletime，
3、photoelectrieityratioofthecellmadebysiliconchipdependsonthequalityofsilicon．Introducethetypicalprocess，compositionandcontrolsystemofpolysiliconingotfurnace，andinnovationofequipmentdesign．keywords：Polysilicon；Ingotfurnace；SolarcellDocumentCode：AArticleID：100l一347
4、4(2008)05—0291—03多晶硅鑄錠爐是太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)中，最為重要的設(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(lèi)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性。開(kāi)始結(jié)晶時(shí)，充人保護(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
5、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
6、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)：2006AA052407)。作者簡(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(zhuān)用設(shè)備的研發(fā)工作。萬(wàn)方數(shù)據(jù)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
7、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1．05m_Pa(2)預(yù)熱溫度：室溫～1200℃；(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℃一l550℃；(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：l440℃一l400℃；(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。第四步：退火(1)
8、退火真空度：大約44．1Pa；(2)退火溫度：l400℃一1000℃；(3)退火時(shí)間：大約8．5h；(4)退火保溫要求：完全保溫；(5)連續(xù)充保護(hù)氣。第五步：冷卻(1)冷卻真空度：大約52．5Pa；(2)冷卻溫度：1000℃一400℃；(3)冷卻時(shí)間：大約6h；(4)冷卻保溫要求：完全保溫；(5)連續(xù)充保護(hù)。2多晶硅鑄錠爐設(shè)備組成
