多晶硅鑄錠爐生產(chǎn)工藝控制技術(shù)和設(shè)備組

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高中物理教學藝術(shù)

的設(shè)備之一。它通過使用化學方法得到的高純度硅

熔融，調(diào)整成為適合太陽能電池的化學組成，采用定

向長晶凝固技術(shù)將溶體制成硅錠。這樣，就可切片

供太陽能電池使用。

多晶硅鑄錠爐采用的生長方法主要為熱交換法

與布里曼法結(jié)合的方式。這種類型的結(jié)晶爐，在加

熱過程中保溫層和底部的隔熱層閉合嚴密，保證加

熱時內(nèi)部熱量不會大量外泄，保證了加熱的有效性

及加熱的均溫j生。開始結(jié)晶時，充入保護氣，裝有熔

融硅料的坩堝不動，將保溫層緩慢向上移動，坩堝底

部的熱量通過保溫層與隔熱層之間的空隙發(fā)散出

去，通過氣體與爐壁的熱量置換，逐漸降低坩堝底托

的溫度。在此過程中，結(jié)晶好的晶體逐步離開加熱

區(qū)，而熔融的硅液仍然處在加熱區(qū)內(nèi)。這樣在結(jié)晶

過程中液固界面形成比較穩(wěn)定的溫度梯度，有利于

晶體的生長。其特點是液相溫度梯度dT／dX接近

常數(shù)，生長速度可調(diào)。

通過多晶硅鑄錠法所獲得的多晶硅可直接獲得

方形材料，并能制出大型硅錠；電能消耗低，并能用

較低純度的硅作投爐料；全自動鑄錠爐生產(chǎn)周期大

約50h可生產(chǎn)200kg以上的硅錠，晶粒的尺寸達到

厘米級；采用該工藝在多晶硅片上做出電池轉(zhuǎn)換效

率超過14％。

多晶硅鑄錠爐融合了當今先進的工藝技術(shù)、控

制技術(shù)、設(shè)備設(shè)計及制造技術(shù)，使它不僅具有完善的

性能，而且具有穩(wěn)定性好、可靠性高，適合長時間、大

批量太陽能級多晶硅的生產(chǎn)。

1多晶硅鑄錠爐的主要工藝特點

為了保證產(chǎn)品的性能及一致性，并適應(yīng)大批量

基金項目：國家863科研攻關(guān)項目(項目編號：2023AA05Z407)。

簡介：侯煒強(1966一)，男，畢業(yè)于桂林電子工業(yè)學院，高級工程師，主要從事電子工藝專用設(shè)備的研發(fā)工作。

維普資訊

電子工藝技術(shù)第29卷第5期

太陽能級多晶硅的生產(chǎn)。根據(jù)以上的多晶硅鑄錠爐

定向生長凝固技術(shù)原理，并結(jié)合我國當前實際需要，

我們特別制定了以下的工藝流程。

多晶硅主要工藝參數(shù)如下。

第一步：預熱

(1)預熱真空度：大約1．05mPa；(2)預熱溫度：

室溫一1200oC；(3)預熱時間：大約15h；(4)預熱

保溫要求：完全保溫。

第二步：熔化

(1)熔化真空度：大約44．1Pa；(2)熔化溫度：

1200℃～1550℃；(3)熔化時間：大約5h；(4)熔

化保溫要求：完全保溫；(5)開始充保護氣。

第三步：長晶

(1)長晶真空

度：大約44．1Pa；(2)長晶溫度：

1440℃～1400oE；(3)長晶時間：大約10h；(4)

長晶保溫要求：緩慢取消保溫；(5)連續(xù)充保護氣