毕业设计（论文）-直拉单晶硅的制备

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1、学生毕业设计（论文）题目：直拉单晶硅的制备学院：新能源学院专业：光伏材料加工及应用技术班级：09级光伏（2）班姓名：学号：指导教师：完成日期：2011年9月20日11目录摘要11、引言12、直拉单晶炉12.1机械部分22.1.1炉体22.1.2真空系统22.1.3氩气系统22.1.4水冷系统22.1.5热系统22.2电气系统23、直拉单晶硅原、辅材料34、直拉单晶硅工艺流程44.1拆炉及装料44.2内件取出44.2.1充气54.2.2取出晶体54.2.3取出热屏54.2.4取出石英坩埚和锅底料54.2.5取出石墨托碗及托杆54.2.6取出保温系统及加热系统5

2、4.3清扫54.3.1清扫内件54.3.2清扫主炉室54.3.3清扫副炉室54.3.4清洗排气管道64.4组装64.4.1炉底部件64.4.2托杆、加热器部件64.4.3保温系统64.5装炉64.5.1装入石英坩埚64.5.2装入掺杂剂64.5.3装入硅料64.5.4装籽晶74.6合炉74.7清场74.8抽空及熔料74.9引晶及放肩84.10转肩及等径94.11收尾及停炉105、结束语116、致谢117、参考文献1111直拉单晶硅的制备摘要：能源是人类社会赖以生存发展的重要资源。太阳能作为一种干净、清洁、无污染并取之不尽、用之不竭的自然能源，已成为全世界公认

3、的解决能源紧缺的最有发展潜力的新型能源太阳能电池是将太阳能转换成电能的基础器件，其中单晶硅作为太阳能电池重要的材料，市场前景良好。由于成本和性能的原因，直拉法单晶硅用途最广泛。本文介绍了直拉单晶炉的构造，直拉单晶硅原、辅材料及直拉单晶硅工艺流程：拆炉、装炉、抽空、熔料、引晶、放肩、转肩等径生长、收尾、降温及停炉的拉晶工艺。我国的单晶制造技术较国际先进水平还有一定的差距。因此，必须加大科研力量，大力发展自主知识产权，掌握单晶硅产业发展的核心技术。关键词：太阳能电池直拉法直拉单晶炉拉晶工艺1、引言太阳能是全世界公认的解决世界能源紧缺的最有发展潜力的新型能源。太阳

4、能光伏产业，其产品附加值高、产业带动力强，发展前景十分广阔。单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池的产量合计约占世界太阳能电池产量的以上，其中单晶硅太阳能电池转化效率较高，小面积转换效率约为，在规模化生产中也可达到。单晶硅按照生长方法不同，分为直拉法、区熔法和外延法。由于成本和性能的原因，直拉法单晶硅用途最广泛，占半导体单晶硅市场总量的。未来若干年，太阳能电池将逐渐成为主流替代能源，国内信息电子产品也将保持快速增长势头，这些产品都离不开单晶硅产品的应用。2、直拉单晶炉直拉单晶炉机械部分电气部分水冷系统充气系统真空系统炉体热系统液压系统速度控制单元加热控制单元加热

5、温度控制及三相全桥功率部件等径生长控制器水温巡检及状态报警继电控制单元从大的方面讲，直拉单晶炉分为机械和电气两大部分，每个部分又分为很多小的部分。112.1机械部分2.1.1炉体炉体包括主架、主炉室、副炉室等部件。主架由底座、立柱组成，是炉子的支撑机构。主炉室和副炉室是单晶生长的地方。⑴主炉室是炉体的心脏，有炉底盘、下炉筒、上炉筒和炉盖组成，他们均为不锈钢焊接而成的双层水冷结构，用于安装生长单晶的热系统、石英坩埚及原料等。⑵副炉室包括副炉筒、籽晶旋转机构、软轴提拉室等，是单晶硅棒的接纳室。⑶籽晶旋转及提升机构，提供籽晶的旋转及提升的动力和控制系统。⑷坩埚的旋

6、转及提升机构，提供坩埚的旋转及上升的动力和控制系统。⑸主、副炉室的升降机构，通过电动推杆对炉室进行升降及旋转。2.1.2真空系统真空系统主要分两部分：主炉室真空系统和副炉室真空系统。主炉室真空系统主要包括主真空泵、电磁截至阀、除尘罐、安全阀、真空计、真空管道及控制系统等。除尘罐对排气中的粉尘起到过滤作用，以便保护机械泵，除尘罐内的过滤网要定期清理，使排气畅通，否则影响成晶。定期更换泵油。副炉室真空系统除了除尘罐外与主炉室真空系统相似。主要是在拉晶过程中需要关闭主、副炉室之间的隔离阀，打开副炉室，更换籽晶或者取出晶体，然后再关闭副炉室，这时必须用副炉室真空系统

7、来对副炉室进行抽真空。拉晶过程中需要定时进行真空检漏，冷炉极限真空可以到3Pa以下，单晶炉泄露率应该低于3Pa/10min。2.1.3氩气系统氩气系统包括液氩储罐，汽化器、气阀、气体流量计、针形调节阀等部件组成。氩气纯度为5N，在单晶生长过程中起保护作用，一方面及时携带熔体中的挥发物经真空泵排除；另一方面又及时带走晶体表面的热量，增大晶体的纵向温度梯度，有利于单晶生长。2.1.4水冷系统水冷系统包括总进水管道、分水器、各路冷却水管道以及回水管道组成。由循环水系统来保证水循环正常运行。水冷系统的正常运行非常重要，必须随时保持各部位冷却水路畅通，不得堵塞或停水，

8、轻者会影响成晶率，严重会烧坏炉体部件，造成巨大损失。