本发明专利技术公开了一种用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置，包括重锤（1），其顶部通过开口销（2）与钨丝绳（3）相连，其下部通过反旋螺纹（1b）与石墨夹头（4）相连，石墨夹头（4）的下部与籽晶（5）相连；籽晶（5）的下端与掺杂剂储存包（6）相连，掺杂剂储存包（6）的内部设有储料腔（6a），且其包括相连的梯形段（61）和直壁段（62），掺杂剂储存包（6）的直壁段（62）上均布一圈通孔二（6b）。本发明专利技术的优点是可以准确快速地加入母合金，保证单晶硅棒的电阻率均匀性，实现电阻率的精准控制，提高单晶硅棒的品质，适用于N型或P型单晶硅的制备。P型单晶硅的制备。P型单晶硅的制备。
【技术实现步骤摘要】
一种用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置及掺杂方法
[0001]本专利技术涉及单晶硅光伏
，尤其涉及一种用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置及掺杂方法。
技术介绍
[0002]近年来，电池技术层出不穷，同时电池转化效率也不断刷新记录。这就导致电池环节对硅片品质要求不断提升，其中的关键指标——电阻率集中度技术指标受到密切关注。
[0003]然而，现有技术方案无法实现精准控制电阻率，目前，母合金添加方法普遍采用将母合金与原料一并加入石英筒内，加料过程中母合金随原料进入炉内，此方法操作简单方便，但存在以下问题：第一，掺杂剂有的熔点低、有的易挥发，石英筒进入炉内后，外壁收到炉内高温烘烤，掺杂剂熔化粘附在石英筒壁上，或是在高温下挥发，无法足量精准加入硅液中；第二，加料过程出现异常问题无法继续加料时，则母合金无法加入炉内，导致产出单晶电阻异常；第三，合金加入石英筒内，出现异常退料合金无法收回，室温下熔化导致原料无法投炉使用。
[0004]此外，在当前单晶硅棒的制备过程中，由于掺杂剂的分凝特性以及在工艺过程中的挥发损耗造成硅熔液中的掺杂剂浓度差别较大，由此导致了制备的单晶硅棒的电阻率均匀性难以满足标准，进而影响单晶硅棒的品质。
技术实现思路
[0005]本专利技术目的就是为了解决现有母合金无法精准加入、电阻率均匀性差的问题，提供了一种用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置，可以准确快速地加入母合金，保证单晶硅棒的电阻率均匀性，实现电阻率的精准控制，提高单晶硅棒的品质。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置，包括一个与单晶炉上轴相连的重锤，重锤的顶部设有开孔，开孔内嵌套一个开口销，开口销上设有切口，切口内连有一根钨丝绳，开口销的底部设有球状凹槽，钨丝绳的球头嵌入球状凹槽内；重锤的下部设有反旋螺纹，且其下端连有一个石墨夹头，石墨夹头上部的内螺纹一与反旋螺纹对应相连，石墨夹头的下部与籽晶相连，以用于通过反旋螺纹防止上轴逆时针旋转导致螺纹松动的现象；籽晶的下端与一个掺杂剂储存包相连，掺杂剂储存包的内部设有储料腔，且其包括相连的梯形段和直壁段，掺杂剂储存包的直壁段上均布一圈通孔二，以用于防止与高温硅液接触时发生炸裂，同时当母合金储存部下降至高温硅液时，可将高温硅液引流至储存部内部。
[0007]进一步地，所述石墨夹头为高纯石墨材质，其包括一体成型的圆柱段和锥形台，锥形台的直径由上至下逐渐减小，石墨夹头的内部设有沿轴线设置的通孔一，通孔一的上部设有用于连接重锤的内螺纹一，通孔一的下部设有用于装配籽晶的锥形孔，锥形孔的内径
由上至下逐渐减小。
[0008]进一步地，所述籽晶由上至下依次包括粗籽晶部、变径籽晶部和细籽晶部，粗籽晶部伸入石墨夹头的通孔一内，且变径籽晶正好嵌于锥形孔内，以用于实现石墨夹头与籽晶的连接。
[0009]进一步地，所述掺杂剂储存包为单晶硅材料机加工制成，其储料腔的上端设有内螺纹二，籽晶的细籽晶部下端设有外螺纹，外螺纹与内螺纹二对应相连，以用于实现籽晶与掺杂剂储存包的连接。
[0010]为了进一步实现本专利技术的目的，还提供了一种用于N型单晶硅制备中母合金掺杂方法，所用装置为上述补掺装置，具体步骤如下，包括：（1）将掺杂剂储存包、籽晶、石墨夹头和重锤依次连接，重锤再通过开口销与上轴钨丝绳球头连接，提拉头控制钨丝绳升降，以便于将掺杂剂储存包加入高温硅液中，完成母合金补充；（2）当检测到电阻率异常时，在储料腔内装入一定量的掺杂颗粒，将组装好的补掺装置放入单晶炉副室内进行吹扫净化；（3）将单晶炉加热功率调节到75~85kW，保持功率时间大于30min，等待熔硅液面温度上升至1455℃以上；（4）然后将掺杂剂储存包降至热屏中部预热10min，再降至热屏下沿处预热10min；（5）预热完成后，缓慢下降直至掺杂剂储存包被硅液完全浸没，调整坩埚旋转速度2转/min，上轴旋转速度4转/min，通过外驱组件驱动上述补掺装置转动20min后提出，掺杂剂添加完成；（6）添加完成后将补掺装置的储料腔完全熔于高温硅液，提升上轴使重锤及籽晶至热屏下沿处冷却10min，再提升至热屏中部冷却10min，最后提升至单晶炉的副室隔离冷却10min取出，稳定籽晶后再次进行副室净化吹扫，即可进入下一步调温引晶工步。
[0011]进一步地，所述步骤（5）中，通过外驱组件驱动补掺装置旋转，将储料腔内的掺杂颗粒通过离心作用补充至硅溶液中，进一步提高掺杂剂进入硅熔液的速度和均匀性。
[0012]进一步地，所述掺杂颗粒包括高纯镓颗粒、或掺磷的N型母合金颗粒。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的技术方案的优点具体在于：（1）本专利技术适用于N型或P型单晶硅的制备，利用单晶回收料，通过机加工制作掺杂剂储存包，并可与籽晶连接，将母合金装入使用单晶硅制作的储料腔内，在拉制单晶的过程中放入单晶炉内，储料腔内的补充掺杂剂补充进入硅溶液中，使掺杂剂的添加与单晶硅棒的拉制同步进行；（2）本专利技术的掺杂剂储存包可通过上轴降至高温硅液内部，调节储存包下降至硅液内的深度，控制掺杂剂挥发，通过高温硅液将装置以及内部储存的母合金熔化，实现母合金精准加入，减少高温挥发导致合金加入量不足的问题，有效避免了硅棒电阻偏差；（3）本专利技术通过连接杆的延伸可将补充掺杂剂在硅熔液中的掺杂范围扩大，通过调节上轴转动速度以及坩埚转动速度，可进一步提高掺杂剂进入硅熔液的速度和单晶硅棒各部分掺杂剂的均匀性，提高了制备的当前单晶硅棒的电阻率均匀性，进而提高了当前单晶硅棒的品质。
[0014]（4）掺杂剂储存包的直壁处设有均布开孔，有效防止了与高温硅液接触时发生炸
裂，同时当母合金储存部下降至高温硅液时，可将高温硅液引流至储存部内部，快速熔化母合金，防止长时间高温合金挥发，保证电阻准确性。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置外部结构图；图2为本专利技术的用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置内部结构图；图3为图2的A局部放大图；图4为图2的B局部放大图；图5为图2的C局部放大图；图6为本专利技术的掺杂剂储存包的结构图。
实施方式实施例
[0016]为使本专利技术更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术的一种用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置及掺杂方法进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]参见图1和图2，一种用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置，其特征在于：参见图2和图3，包括一个与单晶炉上轴相连的重锤1，重锤1的顶部设有开孔1a，开孔1a内嵌套一个开口销2，开口销2上设有切口2a，切口2a内连有一根钨丝绳3，开口销2的底部设有球状凹槽2b，钨丝绳3的球头3a嵌入球状凹槽2b内；参见图2和图4，重锤1的下部设有反旋螺纹1b，且其下端连有一个石墨夹头4，石墨夹头4为高纯石墨材质，其包括一体成型的圆柱段41和锥形台42，锥形台42的直径由上至下逐渐减小，石墨夹头4的内部设有沿轴线设置的通孔一4a，通孔一4a的上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置，其特征在于：包括一个与单晶炉上轴相连的重锤（1），重锤（1）的顶部设有开孔（1a），开孔（1a）内嵌套一个开口销（2），开口销（2）上设有切口（2a），切口（2a）内连有一根钨丝绳（3），开口销（2）的底部设有球状凹槽（2b），钨丝绳（3）的球头（3a）嵌入球状凹槽（2b）内；重锤（1）的下部设有反旋螺纹（1b），且其下端连有一个石墨夹头（4），石墨夹头（4）上部的内螺纹一（41a）与反旋螺纹（1b）对应相连，石墨夹头（4）的下部与籽晶（5）相连；籽晶（5）的下端与一个掺杂剂储存包（6）相连，掺杂剂储存包（6）的内部设有储料腔（6a），且其包括相连的梯形段（61）和直壁段（62），掺杂剂储存包（6）的直壁段（62）上均布一圈通孔二（6b）。2.根据权利要求1所述的用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置，其特征在于：所述石墨夹头（4）为高纯石墨材质，其包括一体成型的圆柱段（41）和锥形台（42），锥形台（42）的直径由上至下逐渐减小，石墨夹头（4）的内部设有沿轴线设置的通孔一（4a），通孔一（4a）的上部设有用于连接重锤（1）的内螺纹一（41a），通孔一（4a）的下部设有用于装配籽晶（5）的锥形孔（4b），锥形孔（4b）的内径由上至下逐渐减小。3.根据权利要求2所述的用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置，其特征在于：所述籽晶（5）由上至下依次包括粗籽晶部（51）、变径籽晶部（52）和细籽晶部（53），粗籽晶部（51）伸入石墨夹头（4）的通孔一（4a）内，且变径籽晶（52）正好嵌于锥形孔（4b）内。4.根据权利要求3所述的用于N型单晶硅制备中母合金补掺装置，其特征在于：所述掺杂剂储存包（6）为单晶硅材料机加工制成，其储料腔（6a）的上端设有内...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，王艺澄，王军磊，
申请(专利权)人：云南美科新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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