太阳能发电中直拉硅单晶生长工艺过程--收尾与冷却

在晶体生长结束时，硅晶体的生长速度再次加快，同时升髙硅熔体的温度,使得 硅晶体的直径不断缩小，形成一个圆锥形，最终晶体离开液面，硅单晶体生长完成， 最后的这晶体的直径不断变小，以致脱离硅熔体，这个阶段是“收尾”。 　　

硅单晶生长完成时，如果硅晶体突然脱离硅熔体液面，其中断处受到很大的热应力，超过硅中位错产生的临界应力，将导致大量位错在界面处产生，同时位错向上 部单晶部分反向延伸，延伸的距离一般能达到一个直径。因此，在硅晶体生长结束时，要逐渐缩小晶体的直径，直至很小的一点，然后再脱离液面，完成单晶生长。 　　

太阳能发电中直拉硅单晶生长工艺过程--“收尾”，这一步就完成了。 　　

太阳能发电中直拉硅单晶生长工艺过程--“冷却”. 　　

直拉硅晶体生长完成后，要放在晶体炉中随炉冷却，直至冷却到接近室温，然后打开炉膛，去除单晶。在冷却过程中，一般需要同 时通入保护气体。 　　

晶体相应的部位和晶体生长步骤之间，除了上述晶体生长的不同阶段外，实际生长过程很复杂。 除了坩锅的位置、转速和上升速度，籽晶的转速和上升速度以及保护气体的流量、压力等常规工艺参数外，热场的设计和调整是至关重要的。 　　

除了上述介绍的直拉硅单晶的生长的基本技术和工艺之外，也有一些改进的直拉硅单晶生长的工艺，可以应用在太阳能光伏用直拉硅单晶的制备上。 　　

磁控直拉硅单晶生长在硅晶体生长时，由于熔体中存在热对流，晶体硅材料导致在晶体生长界面处温度的波动和起伏，在晶体中形成杂质条纹和缺陷条纹；同 时，热对流将加剧熔硅与石英坩锅的作用，使得熔硅中氧浓度升高，最终进入硅晶体。随着硅晶体直径的增加，热对流也增强，因此，抑制热对流,对硅单晶的质量改善作用很大，特别是可以降低和控制硅单晶中主要杂质氧的浓度，从而改善硅单晶电池的光电转换效率。 　　

利用磁场抑制导电流体热对流，是磁控硅单晶生长的基本原理。通常，在磁场中运动的带电粒子会受到洛伦兹力的作用，具有导电性的硅熔体在移动时，作为带电粒子，硅熔体会受到与其运动方向相反的作用力，从而使得硅熔体在运动时受到阻碍，最终抑制了坩锅中硅熔体的热对流。 　　

在直拉硅单晶生长时，增加磁场，抑制了热对流，改善了晶体质量；但是，磁场增加了生产成本。在设计好温度场的情况下，磁场中硅晶体的生长速度可以提高，从而可以相对降低生产成本。但是，无论如何，磁控直拉硅单晶的生产成本要高于普通直拉硅单晶，一般应用在超大规模集成电路用大直径硅单晶（直径300 mm)的生产上，在太阳电池用直径硅单晶的制备上基本不用。 　　

太阳能发电中直拉硅单晶生长工艺过程--“冷却”，这一步就完成了。 　　

太阳能发电中直拉硅单晶生长工艺过程一共分为装料、熔化、种晶、引晶、放肩、等径、收尾、冷却八个步骤。

更新时间：2015-8-17 8:22:33
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