直拉硅单晶晶体生长设备及原理

太阳能发电直拉单晶炉的最外层是金属外壳，并具有水冷系统进行隔热；中间是保温层，里面是石墨加热器，形成了具有加热、保温、隔热作用的炉体。在炉体下部有一石墨托，固定在支架上，可以上下移动和旋转，在石墨托上面放着石墨坩锅，在石墨坩锅里置有石英坩锅。在坩锅的上方，悬空放置着籽晶轴，同样可以自由上下移动和转动。 　　

所有的石墨件和石英件都是高纯材料，以防止部件中的杂质对直拉硅单晶的污染。在太阳能发电直拉硅晶体生长时，通常通人低压的高纯氩气作为保护气，可以减少硅晶体中的碳杂质浓度，提高晶体质量。 　　

另外，浙江大学在20世纪80年代发明了氮保护 气生长直拉硅单晶技术，也可以利用高纯氮气作为直拉硅单晶的保护气体。直拉硅单晶的生长工艺一般包括:装料、熔化、种晶、缩颈、放肩、等径和收尾等步骤。 　　

太阳能发电直拉单晶硅一般利用高纯多晶硅作为原料，有时也利用微电子工业或太阳能光 伏用直拉单晶硅的头尾料、边皮料或其生产线破损片等回收料，或者将高纯多晶硅 和回收料以一定比例混合作为原料。值得注意的是，由于头尾料、边皮料或其生产 线破损片等回收料的来源复杂，其电学性能和掺杂情况不清楚，如控制不当，会直接装料、熔化、种晶、引晶、放肩、等径、收尾、冷却，影响直拉硅单晶的电学性能，导致硅单晶反型或电阻率漂移等。 　　

在清洗好炉膛后，首先将硅原料放人高纯的石英坩锅。在装料时，要注意原料硅放置的位置，不能使石英坩锅底部有过多的空隙，因为在多晶硅熔化时，底部首先熔化。如果在石英坩锅底部的多晶硅有过多的空隙，熔化后熔硅液面将和上部未熔化的多晶硅有一定的空间，使得多晶硅会跌人到熔硅中，造成熔硅外溉。太阳能发电硅原料之间也不应该有较多的空隙，这样会使硅原料的装载量较少，不利于提高生产效率。 　　

因此，在实际生产时，在加装大块硅原料时，也可以加人硅颗粒、硅粉等材料，以充填块状硅原料的间隙，以增加生产效率。另外，在装料时，原料硅特别是大块原料硅不能碰到石英坩锅的上边沿，以免熔化时这部分原料硅会粘结在坩埚的上边沿，而不能熔化到熔硅中，在硅原料熔化过程或晶体生长过程中，这些硅料跌人熔硅，最终影响晶体的生长。在装入硅原料的同时，常常会加入掺杂剂，以控制硅晶体的电学性能。 　　

太阳能发电直拉单晶炉的最外层是金属外壳，中间是保温层，里面是石墨加热器。所有的石墨件和石英件都是高纯材料。

更新时间：2015-8-14 7:22:52
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