直拉单晶硅配料工艺探讨

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1、万方数据SOLARENERGYE墨匿圈技术与产品鼍直拉单品硅配料工艺探讨中国电子科技集团公司第四十八研究所■谢于柳江苏聚能硅业有限公司■朱立豪江苏腾大光电有限公司■李卫宁一引言单晶硅的主要参数有型号、电阻率、少子寿命、位错密度、晶向、碳氧含量等。它们对单晶硅棒的品质有决定性的作用，并且影响着单晶硅后续工艺电池片的处理工艺。电阻率足其中最为复杂的一个参数，它跟工艺有着密切关系。本文主要探讨单晶硅电阻率这一参数。由于相同的原料经过不同的配比，可以得到多种不同的配料方案，因此对于单晶硅不仅要配比出合格的电阻率，

2、还需要考虑单晶成晶、装料合理性以及原料整体价格合理性等问题。直拉单晶硅配料的精确性与配料的稳定性及选料的合理性有着密切的关系，因此要想配出精准电阻率和整体价格合理的单晶硅棒，就要对原料的采购进行严格的控制，对选料划分进行合理的安排，以及在后续生产中进行及时必要的修正和总结。二原料采购环节控制原料市场相对混乱，产品良莠不齐，加上一些中间商由于利益的驱使，难免掺有一些品质不稳定的原料，所以采购环节非常重要。为了降低拉晶成本，不仅要采购原生多晶体，也要采购一些片料、棒料等，只有合理搭配才能降低价格。采购过程中应

3、尽可能跟大厂家、大的代理商合作，这是因为大厂家生产的产品质量相对稳定，产品参数也相对准确。经过中间商购买的原料最好是经过考察，少量试用，选择料源品质、质量相对稳定，诚信度较高的代理商。三原料选料环节控制选料是配料的关键，选料的好坏直接影响到配料的准确性。选料分两个工序，先选型号，后选电阻率。1型号的选择根据载流子类型不同，导电类型也不同划分。原料一般分为P型和N型，当然也会出现一面表现为P型、另一面表现为N型的阴阳料。2电阻率选择电阻率区间划分至关重要，分选太细会增加选料的难度和劳动强度，分选太粗，又会直

4、接影响后续配料电阻率的准确性，因此合理划分很重要。四配料环节的控制配料的基本原则：(1)对于P型原料，应使所配比原料中的硼原子总浓度与目标电阻率所对应的硼原子浓度相等；(2)对于N型原料，应使所配比原料中的磷原子总浓度与目标电阻率所对应的磷原子浓度相等。根据GB厂r13389—1992((掺硼掺磷硅单晶电阻率与掺杂剂浓度换算规程》，则有：(1)掺硼硅单晶电阻率计算掺杂浓度值Ⅳ1．330X10‘61．082X1017PP[1+(54．56Xp)1‘Ⅲ】一(2)掺硼硅单品掺杂剂浓度计算电阻率P1．305X10

5、161．133×10,7户—F育面覆i万矿而】(2)式中：P为电阻率，Q·cm；N为掺杂剂浓度，cm一。(3)掺磷硅单晶电阻率计算掺杂剂浓度6．242X10is『Ⅳ：—厂川舻(3)【压瓦Ao+A丽]x+两a2x2+Ayt3一SoLARENERGY5／2010——：蔓术冬产醯EaEIE趸万方数据根据P型配料的基本原则，则有：3()000×6×1016+15000×6．95×1015帆×2．25X1015+y×6．67×1014—60000×6．29×101砌．8530000+l5000+x+y=60000A

6、，=一0．13923；B．=1．0265lB1=0．38755lB声0．041833(4)掺磷硅单品掺杂剂浓度计算电阻率6．242×1018_

7、D：——矿一×10zA，o+A，。y+A匆2“痧3(4)■l柏7ly+B'zy2+B≯3式中：y=(109loⅣ)一16；A，n-一3．0769；A’l-2．2108；A：=一0．62272：A：=0．057501；Bri=-"一0．68157；B'2=O．19833；B：=一0．018376围内太阳电池片主要为P型，因此本文只讨论P型硅单晶体配料的情况。一般要求

8、拉制单晶硅棒的电阻率范围为0．5～3Q·cm，但由于杂质分凝现象的影响，单晶棒从头到尾电阻率由高到低分布，单晶棒头部的电阻相对较高，杂质相对较少；尾部电阻率较低，对应的杂质相对较多。因此配料时，为了不出现跑阻等现象，使拉制出的单晶棒电阻率在0．5～3f2·cm的范围内，头部目标电阻率一般为2Q-cm以上，一般在2～2．5Q·cm范围内较合理。五常见案例1案例一设：有P型、电阻率分别为0．4、3、6、20Q·cm的4种原料，要求配一炉质量为60kg、目标电阻率范围任0．5～3Q·cln的硅料。解为了使直拉出

9、的品棒在目标范围内而不跑阻，令配比后的目标电阻率为2Q·cm，分凝系数为0．85。根据式(1)，可得0．4、2，3、6、20Q·cm对应的杂质浓度分别为4．2×1016(；111—36．95X10”cm一、4．56×10‘5crrl一3、2．25X1015cm-3、6．67X1014cm一30电阻率20Q·cm的硅料质量为300009，电阻率6Q·ClTI的硅料质量为150009，设电阻率0．4f2·cm的硅料质量为x(g)，