硅片制備--多晶硅鑄錠爐與單晶爐72325

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1、硅片制備--多晶硅鑄錠爐和單晶爐72325本文由hlconsulting貢獻ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。第二節(jié)硅片制備中的熱工設(shè)備--單晶爐和多晶硅鑄錠爐一、單晶爐目前在所有安裝的太陽電池中，超過90%以上的是晶體硅太陽電池，因此位于產(chǎn)業(yè)鏈前端的硅錠/片的生產(chǎn)對整個太陽電池產(chǎn)業(yè)有著很重要的作用。?太陽電池硅錠主要有單晶硅錠和多晶硅錠，這兩種硅錠。–單晶硅做成的電池效率高，但硅錠生產(chǎn)效率低，能耗大；–多晶硅電池效率比單晶硅低一些，但硅錠生產(chǎn)效率高，在規(guī)?；a(chǎn)上較有優(yōu)勢。目前國際上以多晶硅硅錠生產(chǎn)為主

2、，而國內(nèi)由于人工成本低，國產(chǎn)單晶爐價格低，因此國內(nèi)單晶硅硅錠的產(chǎn)能比多晶硅大得多。1太陽電池單晶硅錠生產(chǎn)技術(shù)1.1切克勞斯基法（Czochralsik：CZ法）1917年由切克斯基建立的一種晶體生長方法現(xiàn)成為制備單晶硅的主要方法。?把高純多晶硅放入高純石英坩堝，在硅單晶爐內(nèi)熔化；然后用一根固定在籽晶軸上的籽晶插入熔體表面，待籽晶與熔體熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶體便在籽晶下端生長。CZ法是利用旋轉(zhuǎn)著的籽晶從坩堝中的熔體中提拉制備出單晶的方法，又稱直拉法直拉單晶爐及其基本原理多晶硅硅料置于坩堝中經(jīng)加熱熔化，待溫度合適后，經(jīng)過將籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩

3、等徑、收尾等步驟，完成一根單晶硅錠的拉制。?爐內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)、流體力學、化學反應(yīng)等過程都直接影響到單晶的生長及生長成的單晶的質(zhì)量。?拉晶過程中可直接控制的參數(shù)有溫度場、籽晶的晶向、坩堝和生長成的單晶的旋轉(zhuǎn)及提升速率，爐內(nèi)保護氣體的種類、流向、流速、壓力等。優(yōu)缺點直拉法設(shè)備和工藝比較簡單設(shè)備和工藝比較簡單，容易實現(xiàn)自設(shè)備和工藝比較簡單動控制；生產(chǎn)效率高，易于制備大直徑單晶；容易控制單晶中雜質(zhì)濃度，可以制備低阻單晶。?但用此法制單晶硅時，原料易被坩堝污染易被坩堝污染，易被坩堝污染硅單晶純度降低，拉制的硅單晶電阻率大于50歐姆·厘米，質(zhì)量很難控制。1.2懸浮區(qū)

4、熔法（區(qū)熔法或FZ法）懸浮區(qū)熔法比直拉法出現(xiàn)晚，W·G·Pfann1952年提出，P·H·keck等人1953年用來提純半導體硅。?懸浮區(qū)熔法是將多晶硅棒用卡具卡住上端，下端對準籽晶，高頻電流通過線圈與多晶硅棒耦合，產(chǎn)生渦流，使多晶棒部分熔化，接好籽晶，自下而上使硅棒熔化和進行單晶生長，用此法制得的硅單晶叫區(qū)熔單晶。區(qū)熔法有水平區(qū)熔和懸浮區(qū)熔，前者主要用于鍺提純及生長鍺單晶，硅單晶的生長則主要采用懸浮區(qū)熔法，生長過程中不使用坩堝，熔區(qū)懸浮于多晶硅棒和下方生長出的單晶之間?區(qū)熔法不使用坩堝，污染少不使用坩堝，不使用坩堝污染少，經(jīng)區(qū)熔提純后生長的硅單晶純度較

5、高，含氧量和含碳量低。高阻硅單晶一般用此法生長。?目前區(qū)熔單晶應(yīng)用范圍比較窄，不及直拉工藝成不成結(jié)構(gòu)缺陷沒有解決。結(jié)構(gòu)缺陷沒有解決熟，單晶中一些結(jié)構(gòu)缺陷沒有解決1.3基座法基座法是既象區(qū)熔法又象直拉法的一種拉制單晶方法。用卡具將多晶棒下端卡住，高頻線圈在多晶硅棒上端產(chǎn)生熔區(qū)，由上方插入籽晶，將籽晶慢慢向上提起，生長出單晶。?基座法制備的單晶純度高，生長速度快，污染小能較好的控制電阻率。但此法工藝不成熟，很難生長大直徑硅單晶很難生長大直徑硅單晶。不成熟很難生長大直徑硅單晶1.4片狀單晶生長法（EFG法）片狀單晶生長法是近幾年發(fā)展的一種單晶生長技術(shù)。將多晶硅

6、放入石英坩堝中，經(jīng)石墨加熱器加熱熔化，將用石墨或者石英制成的有狹縫的模具浸在熔硅中，熔硅依靠毛細管作用，沿狹縫升到模具表面和籽晶融合，用很快的速度拉出。生長片狀單晶拉速可達50毫米/分。?片狀單晶生長法現(xiàn)在多采用橫向拉制。將有一平缺口的石英坩堝裝滿熔硅，用片狀籽晶在坩堝出口處橫向引晶，快速拉出片狀單晶。片狀單晶橫向拉制時結(jié)晶性能好，生產(chǎn)連續(xù)，拉速快，可達20厘米/分?片狀單晶表面完整，不須加工或少許加工就可制做器件；省掉部分切磨拋工藝，大大提高了材料的利用率。?片狀單晶拉制工藝技術(shù)高，難度大，溫度控制非常精確，片狀單晶工藝技術(shù)目前處于研究階段處于研究階段

7、。處于研究階段1.5氣相生長法氣相法生長單晶和三氯氫硅氫還原生長多晶相似。在適當溫度下，三氯氫硅和氫氣作用，在單晶籽晶上逐漸生長出單晶。氣相生長法工藝流程簡單，污染少，單晶純度較高，但是生長速度慢，周期長，生長條件不易控制，生長的單晶質(zhì)量較差。1.6鑄錠法?用鑄錠法生長單晶是國外近幾年發(fā)展的一種生長硅單晶方法。它象金鑄錠一樣生長硅單晶，此法生長硅單晶雖然工藝程流程簡單，生長速度快，成本低，但是生長單晶質(zhì)量差單晶質(zhì)量差。一般用于制造太單晶質(zhì)量差陽能電池器件。1.7液相外延生長法用外延法生長單晶，有氣相外延和液相外延兩種方法。它們都是在一定條件下，在經(jīng)過仔細

8、加工的單晶片襯底上，生長一層具有一定厚度，一定電阻率和一定型號的完整單晶層，這種