[发明专利]一种实现在线电阻率调试的单晶炉及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶炉及其控制方法，尤其涉及一种实现在线电阻率调试的单晶炉及其控制方法。

背景技术

单晶硅已经成为制作太阳能电池的主要材料，单晶硅太阳能电池在硅基太阳能电池效率上的优势仍然较为明显，直拉法单晶炉在制作单晶硅材料上具有能耗低，成本低廉，工艺稳定性好的特点。

目前，直拉法硅单晶炉在拉制过程中，单晶体长度一般为1～2m，p型单晶的电阻率变化范围较小，且p型掺杂剂随硅料一起添加；n型单晶的电阻率变化范围较大，且n型掺杂剂一般需要在硅料熔化后加入。在加入的过程中需要将腔室充惰性气体待气压到大气压后，将炉门打开将掺杂剂由挂有厚硅片的丝绳送入加热腔室。尤其是对于未来n型单晶的拉制，对电阻率分布的控制尤为重要，有时需要对起始电阻率进行1～2次的检测，并适当额外加入掺杂剂对电阻率进行调节。如此将需要对炉腔重复打开与关闭过程，不仅耗时，同时导致长时间放置对硅料造成的污染，而且反复的抽真空与充气的过程对腔室内气氛的成分造成不良影响，同时造成了惰性气体的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现在线电阻率调试的单晶炉及其控制方法，可方便及时地根据需要随时在硅熔液中加入不同掺杂剂，对电阻率进行在线调节，大大提高拉制单晶硅棒的质量，不需要打开炉门，不需要对炉腔进行反复充气升压、抽真空、充气复压的过程，即可完成拉制前对单晶硅棒起始电阻率的测试。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种实现在线电阻率调试的单晶炉，包括顶部的副腔室与底部的加热腔室，其中，所述副腔室与加热腔室之间设有活动隔板，所述副腔室的侧壁安装有伸缩杆和加料腔室，所述伸缩杆为硬质空心杆，所述硬质空心杆的杆头上安装有电阻率测试探头，所述电阻率测试探头的连接导线处于硬质空心杆中；所述加料腔室带有内外密封盖板并连接有惰性气体管路。

上述的实现在线电阻率调试的单晶炉，其中，所述加料腔室的一侧设有内密封盖板，另一侧设有外密封盖板和充气口，所述充气口连接惰性气体管路。

上述的实现在线电阻率调试的单晶炉，其中，所述伸缩杆包括活动推杆，所述活动推杆内设有连接导线和电阻率测试探头相连，所述活动推杆外设有磁流体密封腔。

上述的实现在线电阻率调试的单晶炉，其中，所述活动隔板为带有水冷的隔板。

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述单晶炉的控制方法，其中，包括如下步骤：a)保持活动隔板为打开状态，保持加料腔室的内外密封盖板为关闭状态形成独立的密封腔，先用籽晶引晶得到小块单晶体；b)用丝绳向上将小块单晶体提拉出加热腔室，然后将副腔室与加热腔室之间的活动隔板盖好；c)待小块单晶体冷却至预定的温度时，将副腔室中的伸缩杆推出，使得电阻率检测探头接近小块单晶体，测量出小块单晶体预定位置的电阻率；d)若电阻率符合预定要求，打开活动隔板直接进行单晶拉制；否则打开加料腔室的外密封盖板，添加掺杂剂到加料腔室中；e)封闭加料腔室的外密封盖板，打开加料腔室的内密封盖板，并通入惰性气体将掺杂剂顺着气体的流向由副腔室带到加热腔室的硅熔液表面；静置10～30分钟后，待掺杂剂在硅熔液中扩散均匀后再进行单晶拉制。

上述的实现在线电阻率调试的单晶炉的控制方法，其中，所述步骤a)中引晶过程如下：控制晶转转速范围为6～11r/min，坩埚转速为10～12r/min，放肩到直径10cm后得到小块单晶体。

上述的实现在线电阻率调试的单晶炉的控制方法，其中，所述掺杂剂为颗粒状n型或p型掺杂剂，所述惰性气体管路上设有流量控制器，所述步骤e)使用惰性气体作为辅助载气，通过控制惰性气体流量，将掺杂剂带入底部加热腔室的熔融硅液中。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的实现在线电阻率调试的单晶炉及其控制方法，通过设置活动隔板割离副腔室与加热腔室，并在副腔室侧壁安装带探头的伸缩杆和可独立封闭的加料腔室，从而可方便及时地根据需要随时在硅熔液中加入不同掺杂剂，对电阻率进行在线调节，大大提高拉制单晶硅棒的质量，不需要打开炉门，不需要对炉腔进行反复充气升压、抽真空、充气复压的过程，即可完成单晶硅棒拉制前对起始电阻率的测试；本发明的副腔室结构，完全与现有单晶炉设备兼容，对单晶棒拉制质量提高，工艺控制灵活性，降低成本上具有极大的意义。

附图说明

图1为本发明实现在线电阻率调试的单晶炉结构示意图；

图2为本发明单晶炉的加料腔室结构示意图；

图3为图2中盖板旋转钮的结构示意图；

图4为本发明单晶炉的伸缩杆结构示意图。

图中：