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硅片制备中的热工设备
--单晶炉和多晶硅铸锭炉
一、 单晶炉
• 目前在所有安装的太阳电池中,超过90%以上的是
晶体硅太阳电池,因此位于产业链前端的硅锭/片
的生产对整个太阳电池产业有着很重要的作用。
• 太阳电池硅锭主要有单晶硅锭和多晶硅锭,这两
种硅锭。
–单晶硅做成的电池效率高,但硅锭生产效率低,能耗
大;
–多晶硅电池效率比单晶硅低一些,但硅锭生产效率高
,在规模化生产上较有优势。
• 目前国际上以多晶硅硅锭生产为主,而国内由于
人工成本低,国产单晶炉价格低,因此国内单晶
硅硅锭的产能比多晶硅大得多。
• 1.1 切克劳斯基法(Czochralsik: CZ 法)
1917年由切克斯基建立的一种晶体生长方法
现成为制备单晶硅的主要方法。
• 把高纯多晶硅放入高纯石英坩埚,在硅单晶炉内
熔化;然后用一根固定在籽晶轴上的籽晶插入熔
体表面,待籽晶与熔体熔和后,慢慢向上拉籽晶
,晶体便在籽晶下端生长。 CZ 法是利用旋转着
的籽晶从坩埚中的熔体中提拉制备出单晶的方法
,又称直拉法
1 太阳电池单晶硅锭生产技术
直拉单晶炉及其基本原理
• 多晶硅硅料置于坩埚中经加
热熔化,待温度合适后,经
过将籽晶浸入、熔接、引晶
、放肩、转肩等径、收尾等
步骤,完成一根单晶硅锭的
拉制。
• 炉内的传热、传质、流体力
学、化学反应等过程都直接
影响到单晶的生长及生长成
的单晶的质量。
• 拉晶过程中可直接控制的参
数有温度场、籽晶的晶向、
坩埚和生长成的单晶的旋转
及提升速率,炉内保护气体
的种类、流向、流速、压力
等。
优缺点
• 直拉法设备和工艺比较简单,容易实现自
动控制;生产效率高,易于制备大直径单
晶;容易控制单晶中杂质浓度,可以制备
低阻单晶。
• 但用此法制单晶硅时,原料易被坩埚污染
,硅单晶纯度降低,拉制的硅单晶电阻率
大于50欧姆·厘米,质量很难控制。
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