[发明专利]区熔气相掺杂太阳能电池硅单晶的生产方法

摘要

本发明涉及一种硅单晶的生产方法，特别涉及一种用于生产太阳能电池的区熔气相掺杂太阳能电池硅单晶的生产方法。该方法包括设置掺杂气体设定值、拉细颈、开掺杂气体、扩肩、充入氮气、转肩、保持、收尾、停炉、停掺杂气体工艺，其特征在于：还包括清炉、装炉、抽空、充气、预热、化料、引晶工艺。采用该方法生产的硅单晶彻底解决了高压电离问题，提高了硅单晶质量的稳定性及可靠性，从而满足了国内外市场对低成本、高效率太阳能电池硅单晶的需求。

主权项

1.一种区熔气相掺杂太阳能电池硅单晶的生产方法，包括设置掺杂气体设定值、拉细颈、开掺杂气体、扩肩、充入氮气、转肩、保持、收尾、停炉、停掺杂气体工艺，其特征在于：还包括清炉、装炉、抽空、充气、预热、化料、引晶工艺，且具有以下操作：(1)清炉、装炉：清洗整个炉室内壁及加热线圈、反射器、晶体夹持器、上轴、下轴，调整加热线圈和反射器的水平及与上轴、下轴的对中；将多晶料夹具固定到多晶料尾部的刻槽处，然后将其安装到上轴末端，进行多晶料的对中；将籽晶装入籽晶夹头上，然后将其安装到下轴顶端；关闭各个炉门，拧紧各紧固螺栓；(2)抽空、充气、预热：打开真空泵及抽气管道阀门，对炉室进行抽真空，真空度达到所要求值时，关闭抽气管道阀门及真空泵，向炉膛内快速充入氩气；同时打开排气阀门进行流氩；充气完毕后，对多晶硅棒料进行预热，预热使用石墨预热环，使用电流档，预热设定点25-40％，预热时间为10-20分钟；(3)化料、引晶：预热结束后，进行化料，化料时转入电压档，发生器设定点在40-60％；多晶料熔化后，将籽晶与熔硅进行熔接，熔接后对熔区进行整形，引晶；所述的设置掺杂气体设定值、拉细颈、开掺杂气体、扩肩充入氮气、转肩、保持、收尾、停炉、停掺杂气体工艺具有以下操作：(4)设置掺杂气体设定值：通过触摸屏打开掺杂气体、氩气、入炉电磁阀及气体压力，这时，掺杂气体、氩气、入炉气体质量流量计按照给定的流量设定控制各个流量，压力控制器按照给定的压力设定控制掺杂箱系统的气体压力，并将多余的气体排出系统；(5)拉细颈：引晶结束后，进行细颈的生长，细颈的直径在2-6mm，长度在30-60mm；(6)开掺杂气体：将混合后的掺杂气体通过掺杂气体质量流量计按照设定值进入炉室；(7)扩肩、充入氮气：细颈生长结束后，进行扩肩，缓慢减少下速至3±2mm/min，同时随着扩肩直径的增大不断减少下转至8±4rpm，另外还要缓慢减小上转至1±0.5rpm；为了防止高压电离，在氩气保护气氛中充入一定比例的氮气；(8)转肩、保持：在扩肩直径与单晶保持直径相差3-20mm时，扩肩的速度要放慢一些，进行转肩，直至达到所需直径，单晶保持，在扩肩过程中，当单晶的肩部单晶夹持器的销子的距离小于2mm时释放夹持器，将单晶夹住；(7)收尾、停炉、停掺杂气体：当单晶拉至尾部，开始进行收尾，单晶收尾后停止掺杂气体的充入，当收尾到单晶的直径达到需要值时，将熔区拉开，这时使下轴继续向下运动，上轴改向上运动。