[发明专利]连续拉晶装置和连续拉制晶棒的方法

说明书

本申请提供了一种连续拉晶装置和连续拉制晶棒的方法，涉及拉晶技术领域。该连续拉晶装置包括：坩埚，坩埚包括第一坩埚和第二坩埚，第二坩埚位于第一坩埚的内侧；导流筒，导流筒位于坩埚的上方；物料运输管道，物料运输管道用于将物料供应到坩埚中；其中第二坩埚的内径与导流筒的外径之间的比例≥1.05；在第一状态下，导流筒的底面与坩埚的底面之间的距离为第一距离；在第二状态下，导流筒的底面与坩埚的底面之间的距离为第二距离；其中，第一距离大于第二距离；且在第一状态和第二状态下，坩埚内的晶液界面与导流筒的底面之间的距离保持不变。本申请能够解决现有技术中单晶无规律断棱和埚内余料量较高的问题。

技术领域

本申请涉及拉晶技术领域，尤其涉及连续拉晶装置和连续拉制晶棒的方法。

背景技术

目前制造单晶硅的方法包括直拉法、磁场直拉法、区熔法等，其中直拉法是目前较为常用的单晶硅生产方法。传统的直拉法生产工艺随着技术的发展进步，逐渐演变为多次加料直拉法(RCZ)或连续加料直拉法(CCZ)。其中，CCZ技术具有可有效降低单晶拉棒的时间、坩埚成本和能耗等特点。因此，为进一步降低单晶拉晶成本，单晶生产厂家都在尝试使用CCZ拉晶工艺，即连续加料拉晶工艺。CCZ拉晶工艺可以实现在拉晶的过程中加料，通过软件控制拉晶过程中消耗的硅和通过加料器加入的硅的质量相同，从而保证在拉晶过程中，在不使用埚升的前提下能够保持液口距保持不变(液口距是指导流筒下沿到熔硅液面或熔硅界面的距离)。CCZ拉晶工艺与现有的直拉单晶工艺不同的是，CCZ拉晶工艺实现了拉晶过程中加料，由此可以大幅度缩减熔料时长，由此可大幅度增加一个拉晶周期中有效等径时长，最终可以使得拉晶成本大幅度降低。而且CCZ拉晶工艺因为实现了拉晶过程中加料，因此母合金也可以在拉晶过程中加入，根据拉晶速度和晶棒直径，计算出母合金的加入速度，从而保证熔融硅液中母合金浓度基本保持一致，所以在CCZ拉晶工艺下，晶棒电阻率分布均匀，以N型单晶为例，常规拉晶工艺下拉制的单晶棒头尾电阻率约为3：1，而在CCZ拉晶工艺下拉制的晶棒头尾电阻率基本可控制在1.1：1。晶棒电阻率均匀对后期电池工艺在高效电池的制备可以提供很大的帮助。

但是由于CCZ拉晶工艺所存在的难度，目前行业内CCZ拉晶工艺仍处于调试阶段，并未出现全面推广。现有的CCZ拉晶工艺调试具有一定难度导致CCZ拉晶工艺下整棒率较低，主要表现在：单晶在拉制过程中无规律断棱；在拉制最后一棒结束后，坩埚内部剩余硅料较多，增加了硅料成本。因此，有必要对CCZ拉晶工艺或装置进行进一步改进。

发明内容

本申请的目的在于提供一种连续拉晶装置和拉制晶棒的系统，能够减小拉晶过程中加入的硅料对坩埚内部温度造成的波动，可以使拉晶更加稳定，避免或减少拉晶过程中无规律断棱现象，还可以降低留埚量比例，降低拉晶成本。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

根据本申请的一个方面，本申请提供一种连续拉晶装置，包括：

坩埚，所述坩埚包括第一坩埚和第二坩埚，所述第二坩埚位于所述第一坩埚的内侧，所述第一坩埚和所述第二坩埚之间形成有加料空间；

导流筒，所述导流筒位于所述坩埚的上方；

物料运输管道，所述物料运输管道用于将物料供应到所述坩埚中，所述物料运输管道与所述加料空间相对应设置；

其中，所述第二坩埚的内径与所述导流筒的外径之间的比例≥1.05；

在第一状态下，所述导流筒的底面与所述坩埚的底面之间的距离为第一距离；在第二状态下，所述导流筒的底面与所述坩埚的底面之间的距离为第二距离，所述物料运输管道适于延伸至所述加料空间内；其中，所述第一距离大于所述第二距离；且在所述第一状态和所述第二状态下，所述导流筒的底面与所述坩埚内的晶液界面之间的距离保持不变。

在一种可能的实现方式中，所述第二坩埚的内径与所述导流筒的外径之间的比例为1.09至1.3。