[发明专利]提高400mm以上大直径单晶硅拉晶稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电用单晶硅制造技术领域，特别涉及一种提高400mm以上大直径单晶硅拉晶稳定性的方法。

背景技术

晶硅类太阳能电池占整个光伏市场的份额达到90%以上。直拉法是制备晶硅类产品的主要生产方法之一，其中，采用直拉法制备单晶硅的过程主要分为化料、引晶、放肩、等径、收尾和冷却几个阶段。

目前为止，通过直拉法制备的单晶硅电池的转换效率已经可以达到23%以上，但其发电成本仍然高居不下，这极大的限制了该产品的普及推广。大直径化是太阳能电池用单晶硅发展的必然趋势之一，可大大提高单位时间内产品的生产效率，显著降低单晶硅的生产成本。

然而，随着晶硅尺寸的增大，炉体结构随之增加，与传统的小直径单晶硅生产过程相比，炉内的热场及气体流场随之发生变化，这将大大影响晶硅在生长过程中的固液界面形状及微区内的传质、传热，在晶硅生长的等径初期，在大直径单晶硅中形成了典型的“W-状”固液界面，该类型界面加剧了生长过程中的界面波动，从而降低拉晶过程的稳定性，在生长过程中断晶、位错等缺陷的出现几率增加。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种提高400mm以上大直径单晶硅拉晶稳定性的方法，该方法能够降低在等径初期出现断晶、位错等拉晶缺陷的出现几率。

一种提高400mm以上大直径单晶硅拉晶稳定性的方法，该方法应用于直拉法制造单晶硅的生产工艺中，该提高400mm以上大直径单晶硅拉晶稳定性的方法包括如下步骤：

将直拉法制造单晶硅的生产工艺中的石英坩埚的尺寸设置为≥800mm；

在采用直拉法制造单晶硅的等径生长步骤中，在等径初期控制液口距的范围值为15～20mm。

上述提高400mm以上大直径单晶硅拉晶稳定性的方法，通过控制液口距的范围值为15～20mm来改变单晶炉内的气体流场，尤其是熔体自由表面上方的气体流场，进而影响晶体生长时固液界面的形状和三相点处的应力，以此来降低“W-状”固液界面的波动幅度，以及缓解三相点处的应力集中，进而实现降低等径初期单晶硅出现断晶、位错等缺陷的几率之目的。

附图说明

附图1是一较佳实施方式的提高400mm以上大直径单晶硅拉晶稳定性的方法的步骤流程图。

图2为实施例1中的固液界面分布曲线图。

图3为实施例1中液口距为40mm等径后单晶硅锭的应力分布云图。

图4为实施例1中液口距为15mm等径后单晶硅锭的应力分布云图。

图5为实施例2中的固液界面分布曲线图。

图6为实施例2中液口距为40mm等径后单晶硅锭的应力分布云图。

图7为实施例2中液口距为20mm等径后单晶硅锭的应力分布云图。

图中：提高400mm以上大直径单晶硅拉晶稳定性的方法步骤S300～S301。

具体实施方式

本发明是在直拉单晶硅过程中，通过控制单晶炉的液口距（导流筒下沿至熔体液面的距离）来优化等径初期的固液界面，从而降低固液界面波动以及固-液-气（三相点）处的应力，降低拉晶过程中出现断晶、位错等缺陷的几率，从而提高大直径单晶硅在等径初期的工艺稳定性。本发明的具体技术方案为：

请参看图1，其为一较佳实施方式的提高400mm以上大直径单晶硅拉晶稳定性的方法流程图，该方法应用于直拉法制造单晶硅的生产工艺中，该提高400mm以上大直径单晶硅拉晶稳定性的方法包括如下步骤：

步骤S300，将直拉法制造单晶硅的生产工艺中的石英坩埚的尺寸设置为≥800mm。

步骤S301，在采用直拉法制造单晶硅的等径生长步骤中，在等径初期控制液口距的范围值为15～20mm。其中，所述等径初期为等径开始至晶体直径达到300mm的阶段。进一步的，在等径初期控制石英坩埚的旋转速度为5～6rpm、晶体的旋转速度为8～9rpm、炉压为22Torr、等径拉速0.75～1mm/min、进口氩气流速1.2m/s，如此可以保证大直径单晶硅的拉晶稳定性更高。

以下结合具体附图及具体实施方式对提高400mm以上大直径单晶硅拉晶稳定性的方法做进一步描述：

实施例1 

将直拉法制造单晶硅的生产工艺中的石英坩埚的尺寸设置为800mm；在采用直拉法制造单晶硅的等径生长步骤中，在等径初期控制液口距的范围值为15mm，且炉压为22Torr，石英坩埚的旋转速度为5rpm、晶体的旋转速度为8rpm、等径拉速0.75/min、进口氩气流速1.2m/s。