直拉单晶硅培训

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1、直拉单晶硅培训编制：技术部对象：生产人员日期：2010.8目录1太阳能电池及产业链概述2直拉单晶原理及工艺5CZ各生产环节及注意事项6小结3单晶炉、热场结构及自动控制4重要的原、辅料1太阳能电池概述1.1世界能源背景能源危机和环境污染是21世纪的两大世界难题。企鹅的困惑传统能源行业的污染太阳能的主要特点：⑴取之不尽，用之不竭，能量巨大；⑵洁净能源；⑶分布广泛，尤其对边远地区意义重大。太阳光谱植物的光合作用晶体硅太阳能电池技术是工业大规模利用太阳能发电的主要方法。各国政府都在出台政策支撑太阳能电池事业的发展！晶硅太阳能电池组件方阵沃尔沃新概

2、念太阳能电池汽车1.2太阳能电池原理太阳能电池是靠PN结原理发电的。什么是PN结：本征半导体内掺入杂质时，会成为P或N型半导体。当P型和N型结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层，界面P型一侧带负电，N型带正电。这是由于P型多空穴，而N型多自由电子，形成浓度差，N区电子扩散到P区，P区的空穴扩散到N区，形成一个由N指向P的“内电场”，达到平衡后，这一薄层就形成电势差，这就是PN结。PN结-吸收光子，产生电子空穴对-电子空穴对被内建电场分离，在PN结两端产生电势-将PN结用导线连接，形成电流-在太阳电池两端连接负载，实

3、现了将光能向电能的转换光生伏特效应1.3太阳能电池光伏产业链多晶硅硅片的生产流程单晶：整个晶体内，原子都是同期性规则排列；多晶：由许多取向不同的单晶颗粒杂乱地排列在一起的固体单晶硅电池的生产流程1.4荣德的工序太阳能级硅原料单晶硅棒多晶硅锭单晶硅片多晶硅片直拉铸锭开方切片开方切片其中，生产出单晶硅棒的直拉法是我们的工序。2CZ原理及工艺2.1CZ基本原理在熔化的硅熔液中插入有一定晶向的籽晶，通过引细晶的Dash技术消除原生位错，利用结晶前沿的过冷度驱动硅原子按顺序排列在固液界面的硅固体上，形成单晶。固液界面过冷度2.2CZ基本工艺2.2.

4、1减压拉晶CZ过程需要惰性气体保护！现有的CZ都采用氩气气氛减压拉晶。利用通入惰性气体氩气，结合真空泵的抽气，形成一个减压气氛下的氩气流动。氩气流带走高温熔融硅挥发的氧化物，以防止氧化物颗粒掉进硅熔液，进而运动到固液界面，破坏单晶原子排列的一致性。减压气氛的压力一般为12-20Torr，氩气的流量为45-80slpm。拉晶过程中的保护气流2.2.2利用热场形成温度梯度热场（hotzone)是由高纯石墨部件和保温材料（碳毡）组成。单晶热场温度分布石墨加热器：产生热量，熔化多晶硅原料，并保持熔融硅状态；石墨部件：形成氩气流道，并隔离开保温材料

5、；保温材料：保持热量，为硅熔液提供合适的温度梯度。2.2.3晶转、晶升、埚转和埚升晶升：通过籽晶提升系统把凝固的固体向上升，保持晶体一定的直径。埚升：通过坩埚升降系统，把硅熔液的液面控制在一个位置（原因后面解释）晶转和埚转：抑制熔液的热对流，为单晶生长提供稳定热系统。晶转和埚转的方向必须相反2.2.4单晶炉提供减压气氛保护、机械运动和自动控制系统减压气氛保护：通过上炉筒、副室、炉盖、主炉室和下炉室形成减压气氛保持系统。机械运动：通过提拉头和坩埚运动系统提供晶转、晶升、埚转、埚升系统。自动控制系统通过相机测径、测温孔测温、自动柜控制组成单晶

6、拉制自动控制系统。3单晶炉、热场构造及自动控制1提拉头：晶升、晶转系统，磁流体系统等；2上炉筒：提供晶棒上升空间；3副室：提肩装籽晶掺杂等的操作空间；4炉盖：主炉室向副室的缩径；5主炉室：提供热场和硅熔液的空间；6下炉室：提供排气口和电极穿孔等；3.1单晶炉结构8上炉筒提升系统：液压装置，用于上炉筒提升；9梯子：攀登炉顶，检查维修提拉头等；10观察窗：观察炉内的实际拉晶状态；11测温孔：测量对应的保温筒外的温度；12排气口：氩气的出口，连接真空泵；13坩埚升降系统：坩埚升降旋转系统等；14冷却水管组：提供冷却水的分配。报警灯：异常情况时发

7、出声光报警；主操作屏：主要操作在此进行；状态指示面板：各电磁阀状态；手动按钮：手动机械提升操作；CCD图像：相机的图像及取样范围；控制柜简介3.2石墨热场的基本部件及作用热场简化示意图单晶拉制熔融的硅溶液经过一定的工艺过程，利用籽晶的晶向定向，拉制成单晶硅棒。导流筒导流筒主要是用来隔断热场内部和外部，使外部的温度大大小于内部，从而起到加快单晶拉速的作用，同时也起到导流的作用。中轴/坩锅底坩锅底用来支撑坩埚，防止三瓣坩埚倾倒。中轴在起到支撑作用的同时，由于它连着炉体升降器，也起到调节坩埚位置的作用。排气管单晶炉在拉制单晶时，炉体是处在一个高

8、温真空的环境中。由于工艺的需要，Ar气体会被输入炉内，排气管就是将Ar气体导出。底部防漏盘底部防漏盘是为了防止当发生坩埚破裂的意外情况时，熔融的多晶硅溶液不会直接漏到炉底，对单晶炉造成损坏。保