一种太阳能级ＣＺ单晶硅热施主的控制工艺，本工艺解决的技术问题是控制ＣＺ硅单晶头部的热施主浓度，较少或杜绝需退火处理的硅片。工艺主要步骤一、装料、化料、吊渣、掺杂或预掺；二、挥发；三、引晶、放肩、转肩、等径、收尾；四、收尾，提断，升晶体，降温。本发明专利技术与现有行业工艺相比，可将热施主浓度下降６０－７５％，有效减少需退火硅片，降低成本，提高质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种太阳能级的CZ单晶硅棒控制热施主的工艺。
技术介绍
目前在生产太阳能级CZ硅单晶硅棒时，当硅棒处于350-500摄氏度之间时，会产 生大量氧的热施主，此热施主呈双施主态。目前在太阳能级CZ硅单晶生产中，已有的工艺是1、装料、化料(化料功率一般为等径3小时功率的1. 8-1. 9倍)；2、化料后，掺杂、吊肩、引晶、放肩、转肩、等径、收尾，其中转肩拉速在2-4mm/min;3、收尾后，拉速2mm/min，冷却5小时后拆炉、取棒；这一工艺的主要问题是硅棒头部中心热施主浓度达到2_5*1015个/cm3，由于目前 太阳能级单晶硅材料的电阻率一般控制在P型1-6 Ω .CM。因此氧的热施主会直接影响到 太阳能级单晶棒头部的电阻率，使电阻率偏高乃至转成N型，这对太阳能级单晶硅片的生 产极其不利，导致后端为了降低电阻率而采取退火工艺，而退火工艺又进一步影响了硅片 的成品率和制成电池片后的效率，增加了生产成本，减低了质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过工艺改进，降低CZ硅单晶头部热施主的浓度，使热施主对电 阻率的影响降到一个可以接受的水平，减少或杜绝硅片退火的情况。改进的工艺主要通过以下几个方面，控制热施主1、降低熔液中的氧含量，通过减少化料功率，增加挥发时间，调整挥发工艺来实 现； 2、改变生长速度，抑制氧的分凝，通过降低放肩、转肩、等径生长速度来实现；3、提高单晶炉内的350-500摄氏度的温度区间，通过降低等径过程中的炉压、增 大导流筒下端开口的直径来实现；4、降温时快速通过350-500摄氏度的温度区间，通过增大氩气流量，晶体提拉速 度、拆炉时间、拆炉后冷却时间来实现；通过实验，发现采取本工艺后，当硅棒直径石英坩埚=1 2.5-1 3，硅棒直 径硅棒长度=1 7-1 8时，热施主的形成浓度是目前行业内正常工艺的25-40%。大 大减少了热施主的形成。当头部边缘电阻率为P型1.8 Ω · CM时，头部中心电阻率为P型 2. 8-4 Ω · CM，较行业正常工艺的头部边缘电阻率为P型1.8 Ω · CM，头部中心电阻率P型 P > 10Ω · CM或转N型，有了极大的改进。一般情况下不进行退火处理就可生产电池片。本专利技术与现有行业工艺相比，具有工艺方法简单，热施主控制明显，成本下降显 著具体实施例方式下面介绍具体工艺一、生产前准备1、投料按CZ单晶炉规定投料量。2、导流筒靠近液面处开口的尺寸硅棒直径彡5 3。3、装料时，原生硅远离坩埚壁。二、生产工艺1、生产整棒；2、最高化料功率等径3小时后的功率彡8 5 ；3、化料结束后，进行吊渣、掺杂，(或预掺)，完成后进行挥发工艺；4、挥发时间为3-5小时。将功率降到比引晶功率略高(高3-5KW时效果较好)，气 压< 800Pa(300-500Pa时效果较好)，埚转< 5r/min (lr/min时效果较好)，导流筒离液面 高度< 5cm(1.5cm左右时效果较好)；5、挥发后直接引晶、放肩、转肩、等径。放塔肩，放肩拉速小于0.5mm/min，放肩时 间在2. 5-3. 5小时。转肩晶体生长速度必须小于1. 2mm/min。等径起始拉速为1. 1-1. 2mm/ min,氩气25L/min (如气压小于900Pa，则调节氩气使气压900Pa，如气压大于1500Pa，则调 节氩气使气压1500Pa)，埚转5r/min，晶转8r/min，如出现晶体在400-600mm断棱的情况，则适当调高晶转、埚转；6、如断棱，根据具体情况决定是吊料或收尾。吊料时将埚底料拉完，不用收尾；如 收尾，收尾60mm，提30mm ；拉速2mm/min，氩气最大，提1小时；拉速5mm/min，氩气最大，提 0. 5小时；拉速lOmm/min，氩气最大，提0. 5小时；晶棒尾部提入炉筒，氩气最大，冷却1小 时，取棒；7、正常收尾。埚底料剩余在5kg时开始收尾，收尾长度为晶棒直径的75%，提断， 升30mm ；关功率；氩气开到最大，拉速2mm/min，提1小时；氩气开到最大，拉速5mm/min，提 0.5小时；氩气开到最大，拉速lOmm/min，提0. 5小时；晶棒尾部提入炉筒，氩气最大，冷却1 小时，取棒；8、硅棒取出后，风扇冷却头部；9、石墨系统冷却5小时方可拆炉，拆炉时的温度应低于350度；对比实验京运通JRDL-800单晶炉，18寸热场，投原生多晶硅60kg，氧含量< 2ppma，碳含量 < 0. lppma，金属含量< lppba，施主浓度< lppba，受主浓度< lppba。头部目标电阻率P 型 1. 8 Ω · CM。晶棒直径 153-155mm。第一炉行业传统工艺，90KW化料，吊肩掺杂目标电阻率P型1. 8Ω · CM，引晶、放 肩、等径、收尾150mm，有效长度1200mm，拉速达到2mm/min，5小时候出棒、拆炉。测量单晶棒 头部边缘电阻率P型1.8 Ω *CM，头部中心电阻率为N型20 Ω *CM，热施主浓度为3. 99*1015 个/cm3。头部300mm的硅片需要退火处理。第二炉采用本专利技术的工艺。有效长度1212mm。测量单晶棒头部边缘电阻率P型 1.8 Ω · CM，头部中心电阻率为P型2. 8 Ω · CM，热施主浓度为1. 43*1015个/cm3。。不需要 退火工艺。第二炉热施主浓度比第一炉热施主浓度=36%。依据以上条件批量实验发现，行业传统工艺的硅棒头部中心电阻率为P型P > 10 Ω · CM或转N型；而采用本专利技术工艺的硅棒头部中心电阻率为P型2. 8-4 Ω · CM。本专利技术工艺有效控制住了热施主问题。通过制作电池片，质量无异常。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能级ＣＺ单晶硅热施主的控制工艺，其特征在于由以下步骤组成：一、装料、化料：化料时调整最高化料功率，使最高化料功率比等径３小时后的功率≤８∶５、吊渣、掺杂或预掺；三、挥发：挥发功率高于引晶功率３－５ＫＷ，气压＜８００Ｐａ，埚转＜５ｒ／ｍｉｎ，导流筒离液面高度＜５ｃｍ，时间为３－５小时；四、引晶、放肩：时间在２．５－３．５小时、转肩：生长速度小于１．２ｍｍ／ｍｉｎ、等径：等径起始拉速为１．１－１．２ｍｍ／ｍｉｎ；五、收尾、取棒；六、硅棒取出后，风扇冷却头部，石墨系统冷却５小时方可拆炉，拆炉时的温度应低于３５０度。
【技术特征摘要】
一种太阳能级CZ单晶硅热施主的控制工艺，其特征在于由以下步骤组成一、装料、化料化料时调整最高化料功率，使最高化料功率比等径3小时后的功率≤8∶5、吊渣、掺杂或预掺；三、挥发挥发功率高于引晶功率3 5KW，气压＜800Pa，埚转＜5r/min，导流筒离液面高度＜5cm，时间为3 5小时；四、引晶、放肩时间在2.5 3.5小时、转肩生长速度小于1.2mm/min、等径等径起始拉速为1.1 1.2mm/min；五、收尾、取棒；六、硅棒取出后，风扇冷却头部，石墨系统冷却5小时方可拆炉，拆...
【专利技术属性】
技术研发人员：石坚，
申请(专利权)人：王正园，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]
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