直拉單晶硅培訓(xùn)

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1、直拉單晶硅培訓(xùn)編制：技術(shù)部對(duì)象：生產(chǎn)人員日期：2010.8目錄1太陽能電池及產(chǎn)業(yè)鏈概述2直拉單晶原理及工藝5CZ各生產(chǎn)環(huán)節(jié)及注意事項(xiàng)6小結(jié)3單晶爐、熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)及自動(dòng)控制4重要的原、輔料1太陽能電池概述1.1世界能源背景能源危機(jī)和環(huán)境污染是21世紀(jì)的兩大世界難題。企鵝的困惑傳統(tǒng)能源行業(yè)的污染太陽能的主要特點(diǎn)：⑴取之不盡，用之不竭，能量巨大；⑵潔凈能源；⑶分布廣泛，尤其對(duì)邊遠(yuǎn)地區(qū)意義重大。太陽光譜植物的光合作用晶體硅太陽能電池技術(shù)是工業(yè)大規(guī)模利用太陽能發(fā)電的主要方法。各國(guó)政府都在出臺(tái)政策支撐太陽能電池事業(yè)的發(fā)展！晶硅太陽能電池組件方陣沃爾沃新概

2、念太陽能電池汽車1.2太陽能電池原理太陽能電池是靠PN結(jié)原理發(fā)電的。什么是PN結(jié)：本征半導(dǎo)體內(nèi)摻入雜質(zhì)時(shí)，會(huì)成為P或N型半導(dǎo)體。當(dāng)P型和N型結(jié)合在一起時(shí)，在兩種半導(dǎo)體的交界面區(qū)域里會(huì)形成一個(gè)特殊的薄層，界面P型一側(cè)帶負(fù)電，N型帶正電。這是由于P型多空穴，而N型多自由電子，形成濃度差，N區(qū)電子擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)的空穴擴(kuò)散到N區(qū)，形成一個(gè)由N指向P的“內(nèi)電場(chǎng)”，達(dá)到平衡后，這一薄層就形成電勢(shì)差，這就是PN結(jié)。PN結(jié)-吸收光子，產(chǎn)生電子空穴對(duì)-電子空穴對(duì)被內(nèi)建電場(chǎng)分離，在PN結(jié)兩端產(chǎn)生電勢(shì)-將PN結(jié)用導(dǎo)線連接，形成電流-在太陽電池兩端連接負(fù)載，實(shí)

3、現(xiàn)了將光能向電能的轉(zhuǎn)換光生伏特效應(yīng)1.3太陽能電池光伏產(chǎn)業(yè)鏈多晶硅硅片的生產(chǎn)流程單晶：整個(gè)晶體內(nèi)，原子都是同期性規(guī)則排列；多晶：由許多取向不同的單晶顆粒雜亂地排列在一起的固體單晶硅電池的生產(chǎn)流程1.4榮德的工序太陽能級(jí)硅原料單晶硅棒多晶硅錠單晶硅片多晶硅片直拉鑄錠開方切片開方切片其中，生產(chǎn)出單晶硅棒的直拉法是我們的工序。2CZ原理及工藝2.1CZ基本原理在熔化的硅熔液中插入有一定晶向的籽晶，通過引細(xì)晶的Dash技術(shù)消除原生位錯(cuò)，利用結(jié)晶前沿的過冷度驅(qū)動(dòng)硅原子按順序排列在固液界面的硅固體上，形成單晶。固液界面過冷度2.2CZ基本工藝2.2.

4、1減壓拉晶CZ過程需要惰性氣體保護(hù)！現(xiàn)有的CZ都采用氬氣氣氛減壓拉晶。利用通入惰性氣體氬氣，結(jié)合真空泵的抽氣，形成一個(gè)減壓氣氛下的氬氣流動(dòng)。氬氣流帶走高溫熔融硅揮發(fā)的氧化物，以防止氧化物顆粒掉進(jìn)硅熔液，進(jìn)而運(yùn)動(dòng)到固液界面，破壞單晶原子排列的一致性。減壓氣氛的壓力一般為12-20Torr，氬氣的流量為45-80slpm。拉晶過程中的保護(hù)氣流2.2.2利用熱場(chǎng)形成溫度梯度熱場(chǎng)（hotzone)是由高純石墨部件和保溫材料（碳?xì)郑┙M成。單晶熱場(chǎng)溫度分布石墨加熱器：產(chǎn)生熱量，熔化多晶硅原料，并保持熔融硅狀態(tài)；石墨部件：形成氬氣流道，并隔離開保溫材料

5、；保溫材料：保持熱量，為硅熔液提供合適的溫度梯度。2.2.3晶轉(zhuǎn)、晶升、堝轉(zhuǎn)和堝升晶升：通過籽晶提升系統(tǒng)把凝固的固體向上升，保持晶體一定的直徑。堝升：通過坩堝升降系統(tǒng)，把硅熔液的液面控制在一個(gè)位置（原因后面解釋）晶轉(zhuǎn)和堝轉(zhuǎn)：抑制熔液的熱對(duì)流，為單晶生長(zhǎng)提供穩(wěn)定熱系統(tǒng)。晶轉(zhuǎn)和堝轉(zhuǎn)的方向必須相反2.2.4單晶爐提供減壓氣氛保護(hù)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)減壓氣氛保護(hù)：通過上爐筒、副室、爐蓋、主爐室和下爐室形成減壓氣氛保持系統(tǒng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)：通過提拉頭和坩堝運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)提供晶轉(zhuǎn)、晶升、堝轉(zhuǎn)、堝升系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)通過相機(jī)測(cè)徑、測(cè)溫孔測(cè)溫、自動(dòng)柜控制組成單晶

6、拉制自動(dòng)控制系統(tǒng)。3單晶爐、熱場(chǎng)構(gòu)造及自動(dòng)控制1提拉頭：晶升、晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)，磁流體系統(tǒng)等；2上爐筒：提供晶棒上升空間；3副室：提肩裝籽晶摻雜等的操作空間；4爐蓋：主爐室向副室的縮徑；5主爐室：提供熱場(chǎng)和硅熔液的空間；6下爐室：提供排氣口和電極穿孔等；3.1單晶爐結(jié)構(gòu)8上爐筒提升系統(tǒng)：液壓裝置，用于上爐筒提升；9梯子：攀登爐頂，檢查維修提拉頭等；10觀察窗：觀察爐內(nèi)的實(shí)際拉晶狀態(tài)；11測(cè)溫孔：測(cè)量對(duì)應(yīng)的保溫筒外的溫度；12排氣口：氬氣的出口，連接真空泵；13坩堝升降系統(tǒng)：坩堝升降旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)等；14冷卻水管組：提供冷卻水的分配。報(bào)警燈：異常情況時(shí)發(fā)

7、出聲光報(bào)警；主操作屏：主要操作在此進(jìn)行；狀態(tài)指示面板：各電磁閥狀態(tài)；手動(dòng)按鈕：手動(dòng)機(jī)械提升操作；CCD圖像：相機(jī)的圖像及取樣范圍；控制柜簡(jiǎn)介3.2石墨熱場(chǎng)的基本部件及作用熱場(chǎng)簡(jiǎn)化示意圖單晶拉制熔融的硅溶液經(jīng)過一定的工藝過程，利用籽晶的晶向定向，拉制成單晶硅棒。導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒主要是用來隔斷熱場(chǎng)內(nèi)部和外部，使外部的溫度大大小于內(nèi)部，從而起到加快單晶拉速的作用，同時(shí)也起到導(dǎo)流的作用。中軸/坩鍋底坩鍋底用來支撐坩堝，防止三瓣坩堝傾倒。中軸在起到支撐作用的同時(shí)，由于它連著爐體升降器，也起到調(diào)節(jié)坩堝位置的作用。排氣管單晶爐在拉制單晶時(shí)，爐體是處在一個(gè)高

8、溫真空的環(huán)境中。由于工藝的需要，Ar氣體會(huì)被輸入爐內(nèi)，排氣管就是將Ar氣體導(dǎo)出。底部防漏盤底部防漏盤是為了防止當(dāng)發(fā)生坩堝破裂的意外情況時(shí)，熔融的多晶硅溶液不會(huì)直接漏到爐底，對(duì)單晶爐造成損壞。保