一种单晶硅拉晶用装置及应用该装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种单晶硅拉晶用装置，包括炉体、氮气气源和氩气气源，所述氮气气源通过第一管道和炉体连通，所述氩气气源通过第二管道和炉体连通，所述第一管道和第二管道分别设有质量流量计。本发明专利技术所述的一种单晶硅拉晶用装置中，炉体连接有氮气气源和氩气气源，在拉晶过程中通过氩气‑‑‑氮气转换满足拉晶需求，由于氮气价格低是氩气1/5，因此能够降低气体成本；同时，由于掺氮硅单晶的位错激活能比常规单晶的要高，塑性变形能通过位错滑移释放较常规单晶快，因此掺氮单晶能够提高硅片机械强度提高硅片机械强度；其次，掺氮促进氧沉淀、减少空洞型缺陷区域；另外，通过该装置方法得到的晶体硅，减小了电池光衰。

A method of using the device and the application of the silicon crystal pulling device

The invention provides a silicon pulling device, which comprises a furnace body, nitrogen source and argon gas source, the nitrogen source connected by a first pipeline and a furnace, the gas pipeline and second argon communicated through the furnace body, wherein a first conduit and a second conduit are respectively provided with a mass flowmeter. A silicon pulling the device, the furnace body is connected with a nitrogen source and argon gas, argon gas through nitrogen conversion in the process of pulling the pull to meet the demand, the price is low due to nitrogen argon 1/5, it can reduce the gas cost; at the same time, due to the dislocation of nitrogen doped silicon single crystal activation energy ratio the conventional single crystal to high energy of plastic deformation by dislocation slip release than the conventional single crystal, so the nitrogen doped single crystal can improve the mechanical strength of silicon wafer to improve the mechanical strength of silicon wafer; secondly, nitrogen doping enhanced oxygen precipitation, reduce the defect area of cavity; in addition, crystal silicon obtained by this device method, reduces the battery failure.

【技术实现步骤摘要】
一种单晶硅拉晶用装置及应用该装置的方法
本专利技术属于单晶硅生产
，尤其是涉及一种单晶硅拉晶用装置及应用该装置的方法。
技术介绍
在单晶硅制备的直拉工艺中，晶体生长过程中需要氩气作为保护气体，源源不断的充入氩气能够带走挥发物和降低单晶温度，受钢铁行业影响，现氩气价格较16年翻了5倍，还有继续增长趋势，大大增大了拉晶成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种单晶硅拉晶用装置及方法，以降低现有单晶硅生产成本。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种单晶硅拉晶用装置，包括炉体、氮气气源和氩气气源，所述氮气气源通过第一管道和炉体连通，所述氩气气源通过第二管道和炉体连通，所述第一管道和第二管道分别设有质量流量计。进一步的，所述炉体通过两进一出三通阀和第一管道及第二管道连通。相对于现有技术，本专利技术所述的一种单晶硅拉晶用装置具有以下优势：本专利技术所述的一种单晶硅拉晶用装置中，炉体连接有氮气气源和氩气气源，在拉晶过程中通过氩气---氮气转换满足拉晶需求，由于氮气价格低是氩气1/5，因此能够降低气体成本；同时，由于掺氮硅单晶的位错激活能比常规单晶的要高，塑性变形能通过位错滑移释放较常规单晶快，因此掺氮单晶能够提高硅片机械强度提高硅片机械强度；其次，掺氮促进氧沉淀、减少空洞型缺陷区域；另外，通过该装置方法得到的晶体硅，减小了电池光衰。一种应用单晶硅拉晶用装置的拉晶方法，包括化料、稳温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉节段，满足：1)、化料节段：向炉体内通入50slpm-120slpm流量的氩气，并保持炉体内压力为12Torr-17Torr；2)、稳温、引晶、放肩、转肩各节段中，继续向炉体内通入50slpm-120slpm流量的氩气，并保持炉体内压力12Torr-17Torr；3)、等径节段：a)、等径开始逐渐减小氩气输入量直至等径200mm时关闭氩气输入，与此同时，向炉体内输入氮气，并逐渐增加氮气输入量直至等径200mm输入气体全部为氮气，此时氮气输入量为50slpm-120slpm；b)、等径200mm至等径结束，保持氮气输入流量为50slpm-120slpm，并保持炉体内压力12Torr-17Torr，晶体生长速度大于84mm/hr；4)收尾节段：继续向炉内输入氮气，并保证氮气流量为50slpm-100slpm，压力12Torr-17Torr；5)、停炉节段：在停炉1h内向炉内输入氮气，并保持氮气流量为50slpm-100slpm，停炉1h后关闭氮气输入。进一步的，所用氮气气源压力与氩气气源压力相等，该压力为0.5Mpa-0.7Mpa。本专利技术所述的一种应用单晶硅拉晶用装置的拉晶方法中，炉体连接有氮气气源和氩气气源，在拉晶过程中通过氩气---氮气转换满足拉晶需求，由于氮气价格低是氩气1/5，因此能够降低气体成本；同时，由于掺氮硅单晶的位错激活能比常规单晶的要高，塑性变形能通过位错滑移释放较常规单晶快，因此掺氮单晶能够提高硅片机械强度提高硅片机械强度；其次，掺氮促进氧沉淀、减少空洞型缺陷区域；另外，通过该装置方法得到的晶体硅，减小了电池光衰。因此，本方法在满足单晶硅质量要求条件下，降低了生产成本。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的一种单晶硅拉晶用装置结构示意图；图2为氩气作为保护气的单晶硅电池片和氮气作为保护气的单晶硅电池片碎片率对比；图3为氩气作为保护气的单晶硅电池片和氮气作为保护气的单晶硅电池片光衰对比；图4为氩气作为保护气的单晶硅和氮气作为保护气的单晶硅生产成本对比。附图标记说明：1-氮气气源；2-氩气气源；3-质量流量计；4-两进一出三通阀；5-炉体；6-第一管道；7-第二管道。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1所示，一种单晶硅拉晶用装置，包括炉体5、氮气气源1和氩气气源2，所述氮气气源1通过第一管道6和炉体5连通，所述氩气气源2通过第二管道和炉体5连通，本实施例中，所述炉体5通过两进一出三通阀和第一管道6及第二管道7连通；所述第一管道6和第二管道7分别设有质量流量计3。一种应用单晶硅拉晶用装置的拉晶方法，保持单晶硅拉晶用装置的氮气气源压力与氩气气源压力相等，该压力为0.5Mpa-0.7Mpa，拉晶过程包括化料、稳温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉几个节段，满足：1)、化料节段：石英埚中放入固态原生多晶，通过加热把固态原生多晶变为熔融态存放在石英埚中，该节段向炉体内单纯通入50slpm-120slpm流量的氩气，并保持炉体内压力为12Torr-17Torr；2)、稳温、引晶、放肩、转肩各节段中，继续向炉体内单纯通入50slpm-120slpm流量的氩气，并保持炉体内压力12Torr-17Torr；3)、等径节段：a)、等径开始逐渐减小氩气输入量直至等径200mm时关闭氩气输入，在逐渐减小氩气输入量同时，开始向炉体内输入氮气，并逐渐增加氮气输入量直至等径200mm输入气体全部为氮气，此时氮气输入量为50slpm-120slpm；b)、等径200mm至等径结束，保持氮气输入流量为50slpm-120slpm，并保持炉体内压力12Torr-17Torr，晶体生长速度大于84mm/hr；该节段中，通入氮气与单晶硅发生反应，生成氮化硅，氮化硅能钉扎位错，使掺氮单晶中的位错在同一温度下热处理时的滑移距离均小于普通直拉硅单晶，而且掺氮硅单晶的位错激活能比常规单晶的要高，塑性变形能通过位错滑移释放较常规单晶快，因此掺氮单晶能够提高硅片机械，减少硅片碎片率，见图2，通过图2说明，使用本方法制造的氮气电池片碎片率比氩气破片率低0.9％；由于掺氮单晶中的N-O复合体会成为氧的异质形核中心，能够促进氧沉淀的形成，氧沉淀促使硅自间隙原子的释放,单晶硅中掺氮可以缩小空洞型缺陷区域，同时氧沉淀的增加以及N-O复合体的形成减少了间隙氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶硅拉晶用装置，其特征在于：包括炉体(5)、氮气气源(1)和氩气气源(2)，所述氮气气源(1)通过第一管道(6)和炉体(5)连通，所述氩气气源(2)通过第二管道(7)和炉体(5)连通，所述第一管道(6)和第二管道(7)分别设有质量流量计(3)。

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅拉晶用装置，其特征在于：包括炉体(5)、氮气气源(1)和氩气气源(2)，所述氮气气源(1)通过第一管道(6)和炉体(5)连通，所述氩气气源(2)通过第二管道(7)和炉体(5)连通，所述第一管道(6)和第二管道(7)分别设有质量流量计(3)。2.根据权利要求1所述的一种单晶硅拉晶用装置，其特征在于：所述炉体(5)通过两进一出三通阀和第一管道(6)及第二管道(7)连通。3.一种应用单晶硅拉晶用装置的拉晶方法，包括化料、稳温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉节段，其特征在于：满足：1)、化料节段：向炉体内通入50slpm-120slpm流量的氩气，并保持炉体内压力为12Torr-17Torr；2)、稳温、引晶、放肩、转肩各节段中，继续向炉体内通入50slpm-120slpm流量的氩气，并保持炉体内压力12Torr-17T...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学，尚伟泽，武志军，刘伟，张文霞，张全顺，王岩，李建弘，
申请(专利权)人：内蒙古中环光伏材料有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15