[发明专利]一种颗粒状多晶硅中O、C、Ⅲ、Ⅴ族元素的检测方法

说明书

本发明公开了一种颗粒状多晶硅中O、C、Ⅲ、Ⅴ族元素的检测方法，包括实验样棒制作检测单元、对比样棒制作检测单元和颗粒状多晶硅元素含量计算单元，由于颗粒状多晶硅本身的颗粒性，不具备直接低温红外检测的条件，采用常规的在石英坩埚里直接熔化拉单晶或者利用容器(如石英管)熔成棒状，都会不同程度地给样品带来污染，无法得到颗粒硅真实杂质含量。而本方案使用高纯的母料棒作为颗粒状多晶硅的载体，并分别测出高纯母料样棒的杂质浓度，以及混合单晶样棒的杂质浓度，利用差减法可以精确的计算出颗粒状多晶硅中的杂质含量。

技术领域：

本发明涉及一种检测方法，尤其涉及一种颗粒状多晶硅中O、C、Ⅲ、Ⅴ族元素的检测方法。

背景技术：

随着近年来光伏行业的发展，多晶硅生产技术水平在不断完善。目前主流的生产工艺是西门子法，三氯氢硅和氢气混合气1000-1100℃下在CVD炉中还原沉积生成多晶硅棒。相对较高的能耗一定程度上限制了生产成本的降低，这与光伏产业发展的目标—平价格上网还有很大的距离。另一种在国外相对成熟但在国内处于发展间段的多晶硅生产工艺是流化床法，硅烷气体在600-800℃的流化床中分解沉积在籽晶颗粒上，得到多晶硅颗粒。该生产工艺能耗相对较低，因此流化床法是多晶硅生产技术未来发展的主要趋势之一。

流化床法生产得到的产品颗粒状多晶硅需要进行检测，分析指标包括基体金属杂质、O、C、Ⅲ、Ⅴ族元素杂质含量。其中颗粒状多晶硅中的基体金属杂质可以通过混酸消解，用ICP-MS(电感耦合等离子体质谱仪)检测；而C以及Ⅲ、Ⅴ族元素杂质含量需要将颗粒状多晶硅转化为单晶硅棒，然后用常温和低温红外进行检测。

将颗粒状多晶硅转化为单晶硅是需要解决的主要技术问题。

GB/T35309(用区熔法和光谱分析法评价颗粒状多晶硅的规程)公开了将颗粒状多晶硅转化为单晶硅的方法，具体方法是将颗粒状多晶硅装入熔炉的高纯石英管内，在石英管的下方通入高纯氩气，颗粒状多晶硅在氩气作用下处于流态化，调节熔炉线圈位置和功率，使颗粒状多晶硅逐渐地粘附在熔化的硅棒或籽晶上，制备成预制多晶硅棒；而后采用GB/T4059(硅多晶气氛区熔基磷检验方法)的方法，在氩气氛围下，利用区域熔解将多晶硅棒熔炼生长成单晶棒；

最后单晶棒切片制样，采用GB/T1558(硅中代位碳原子含量的红外吸收测量方法)和GB/T24581(低温傅立叶变换红外光谱法测量硅单晶中III、V族杂质含量的测试方法)的方法测定其中的C以及Ⅲ、Ⅴ族元素杂质含量。

但是，颗粒状多晶硅采用GB/T35309规范制取单晶棒，而后制样并采用GB/T1558和GB/T24581检测C和III、V族杂质含量的方法存在的问题是：区熔和拉晶过程中，石英管中存在杂质的挥发，颗粒状多晶硅受到一定程度的污染，导致C和III、V族杂质含量检验结果出现偏差；此外，由于GB/T35309规范制取单晶棒时，颗粒状多晶硅受到石英管中O的严重污染，因此该标准中未给出O含量的测试方法。目前尚无标准涉及颗粒状多晶硅中的O含量的测试方法。

发明内容：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种既能使颗粒状多晶硅区熔成单晶，同时又不引入外部杂质，保证检测结果准确性的检测颗粒状多晶硅中O、C、Ⅲ、Ⅴ族元素的方法。

本发明由如下技术方案实施：一种颗粒状多晶硅中O、C、Ⅲ、Ⅴ族元素的检测方法，其包括实验样棒制作检测单元、对比样棒制作检测单元和颗粒状多晶硅元素含量计算单元，具体的，实验样棒制作检测单元包括：

步骤1，选取棒状的实验母料样棒，在其一端中部钻孔；

步骤2，将步骤1中加工好的中心带孔的实验母料样棒依次经过酸洗和水洗并干燥后，在孔中填充质量为m的待测颗粒状多晶硅；