[发明专利]多晶硅生长过程监测系统、方法及多晶硅生产系统

说明书

本发明提供了一种多晶硅生长过程监测系统、方法及多晶硅生产系统，属于多晶硅生产领域。上述监测系统用于监测还原炉中多晶硅的生长状况，其包括监测模块、分析模块及输出模块；其中，监测模块用于实时监测还原炉内的物料流量及硅棒温度；分析模块用于接收监测模块的监测数据并进行计算，计算后通过输出模块进行输出。通过此系统，能够实时掌握还原炉内的硅棒生长情况；通过对温度、硅棒直径的监测可以判断物料配比和流量是否是最优值；通过杂质浓度监测，测得多晶硅中杂质的浓度变化，而且减少或代替硅棒中杂质的监测，避免了套料和拉晶制样过程，具有比较高的及时性。

技术领域

本发明涉及多晶硅生产领域，具体而言，涉及一种多晶硅生长过程监测系统、方法及多晶硅生产系统。

背景技术

高纯多晶硅是制备太阳能电池的主要原料，制备高纯多晶硅主要使用改良西门子法，在多晶硅气相沉积过程中，有众多的杂质会随着硅的沉积进入硅棒，多晶硅中杂质的组成和含量是衡量多晶硅产品质量的重要指标之一。目前，多晶硅中杂质的测定方法是对出炉的棒子进行套料后拉制成单晶，然后用检测设备进行检测，检测结果受套料和检测设备的影响较大，通常为了检测结果的准确性，要在硅芯旁、硅棒中部、硅棒表皮等诸多部位进行套料，增加取样量的同时也增加了检测工作量。

因此，如何针对多晶硅杂质检测和控制设计更为合理的方法，使其能够解决前述存在的问题成为当前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多晶硅生长过程监测系统及方法，其能够实时监测还原炉内多晶硅的生长状况。

本发明的另一目的在于提供一种多晶硅生长设备，其采用了上述检测系统，从而能够实时监测还原炉内多晶硅的生长状况。

本发明是这样实现的：

一种多晶硅生长过程监测系统，包括

监测模块，所述监测模块用于监测还原炉内的物料流量及硅棒温度；

分析模块，所述分析模块与所述监测模块通信连接，能够接收所述监测模块的监测数据；所述分析模块能够根据所获得的监测数据及预设公式进行计算；

输出模块，所述输出模块与所述分析模块通信连接，并根据指令输出对应的数据。

进一步，所述监测模块能够根据还原炉的运行情况，实时监测物料流量、硅棒温度及生长时间，并将监测数据存储在分析模块中；存储在所述分析模块中的数据可以通过所述输出模块输出。

进一步，所述分析模块中预存有硅棒在不同温度下对应的径向生长速度，所述分析模块能够根据获取的硅棒温度来选择对应的径向生长速度数据；并根据以下公式计算硅棒的直径：

D＝2vt+d

式中：

D为硅棒直径，mm；

v为硅棒的径向生长速度，mm/h；

t为运行时间，h；

d为硅芯直径，mm。

进一步，硅棒温度在900-1000℃时，硅棒的径向生长速度为0.8-1.1mm/h；温度在1001-1100℃时，硅棒的径向生长速度为1.1-1.3mm/；温度在1101-1200℃时，硅棒的径向生长速度为1.3-1.5mm/。

进一步，所述分析模块能够根据获得的指令利用物料杂质浓度、物料中杂质的沉积率、硅棒的径向生长速度、硅的密度计算出任意时刻硅棒中的杂质浓度，所用到的计算公式如下：

式中：

ω_杂质为杂质的质量浓度，mg/kg；