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试问2017年光伏圈什么最火单多晶之争,无论是上游单晶占比,仍是光伏电站建造的挑选,单多晶大战都呈现出越来越剧烈的态势,不由让人感叹,本是同根生,相煎何太急啊,不过也正是因为这个原因,想经过单多晶之争来大幅拉低商场价格的机会党仍是不要再等了吧。
小编以为,单多晶之争实际上是技能、本钱和效益之间的竞赛,更多是原资料之争,给了你单晶我多晶产线天然就少了一点,而单晶和多晶,本来就像是一家人,许多的出产工序是可以共用的(不过需求匹配不同的相应的工艺)。而这篇文章笔者将首要带你了解单晶硅锭的出产制作进程。
直拉法是现在国内大面积运用较多的单晶硅制备技能,又称切克劳斯基法(Czoalsik: CZ 法)是1917年由切克斯基树立的一种晶体成长办法,现成为制备单晶硅的首要办法。运用旋转着的籽晶从坩埚中的熔体中提拉制备出单晶的办法,又称直拉法。现在国内太阳电池单晶硅硅片出产厂家大多选用这种技能。把高纯多晶硅放入高纯石英坩埚,在硅单晶炉内熔化;然后用一根固定在籽晶轴上的籽晶刺进熔体外表,待籽晶与熔体熔和后,逐渐向上拉籽晶,晶体便在籽晶下端成长。 其根本原理如图所示。多晶硅硅料置于坩埚中经加热熔化,待温度适宜后,经过将籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等进程,完结一根单晶硅锭的拉制。炉内的传热、传质、流体力学、化学反应等进程都直接影响到单晶的成长及成长成的单晶的质量,拉晶进程中可直接操控的参数有温度场、籽晶的晶向、坩埚和成长成的单晶的旋转及进步速率,炉内维护气体的品种、流向、流速、压力等。CZ法是将硅料悉数熔化后,由一点开端结晶,一般这样的提纯只能进行一次。
设备和工艺比较简单,简单完结自动操控;出产功率高,易于制备大直径单晶;简单操控单晶中杂质浓度,可以制备低阻单晶。
易被坩埚污染,硅单晶纯度下降,拉制的硅单晶电阻率大于50欧姆˙厘米,质量很难操控。
悬浮区熔法比直拉法呈现晚,由W˙G˙Pfann 1952年提出,P˙H˙keck等人1953年用来提纯半导体硅。悬浮区熔法是将多晶硅棒用卡具卡住上端,下端对准籽晶,高频电流经过线圈与多晶硅棒耦合,产生涡流,使多晶棒部分熔化,接好籽晶,自下而上使硅棒熔化和进行单晶成长,用此法制得的硅单晶叫区熔单晶。区熔法有水平区熔和悬浮区熔,前者首要用于锗提纯及成长锗单晶,硅单晶的成长则首要选用悬浮区熔法,成长进程中不运用坩埚,熔区悬浮于多晶硅棒和下方成长出的单晶之间,区熔法不运用坩埚,污染少,经区熔提纯后成长的硅单晶纯度较高,含氧量和含碳量低。高阻硅单晶一般用此法成长。 现在区熔单晶使用规划比较窄,不及直拉工艺老练,单晶中一些结构缺点没有解决。
(2)晶棒及坩埚拉升旋转安排:包含籽晶夹头,吊线)气氛压力操控:包含气体流量操控,真空体系及压力操控阀
(1)加料:将多晶硅质料及杂质放入石英坩埚内,杂质的品种依电阻的N或P型而定。杂质品种有硼,磷,锑,砷。
(2)熔化:加完多晶硅质料于石英埚内后,长晶炉有必要封闭并抽成真空后充入高纯氩气使之坚持必定压力规划内,然后翻开石墨加热器电源,加热至熔化温度(1420℃)以上,将多晶硅质料熔化。
(3)缩颈成长:当硅熔体的温度安稳之后,将籽晶逐渐浸入硅熔体中。因为籽晶与硅熔体场触摸时的热应力,会使籽晶产生位错,这些位错有必要运用缩劲成长使之消失掉。缩颈成长是将籽晶快速向上进步,使长出的籽晶的直径缩小到必定巨细(4-6mm)因为位错线与成长轴成一个交角,只需缩颈够长,位错便能长出晶体外表,产生零位错的晶体。
(4)放肩成长:长完细颈之后,须下降温度与拉速,使得晶体的直径逐渐增大到所需的巨细。
(5)等径成长:长完细颈和肩部之后,借着拉速与温度的不断调整,可使晶棒直径坚持在正负2mm之间,这段直径固定的部分即称为等径部分。单晶硅片取自于等径部分。
(6)尾部成长:在长完等径部分之后,假如马上将晶棒与液面分隔,那么效应力将使得晶棒呈现位错与滑移线。所以为了防止此问题的产生,有必要将晶棒的直径逐渐缩小,直到成一尖点而与液面分隔。这一进程称之为尾部成长。长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时刻后取出,即完结一次成长周期。
Fz硅单晶,是在惰性气体维护下,用射频加热制取的,它的根本设备由机械结构、电力供给及辅佐设备构成。机械设备包含:晶体旋转及升降安排,高频线圈与晶棒相对移动的安排,硅棒料的夹持安排等。电力供给包含:高频电源及其传送电路,各机械运转的操控电路。高频电源的频率为2~4MHz。辅佐设备包含:水冷体系和维护气体供给与操控体系、真空排气体系等。区熔硅单晶的成长
将高质量的多晶硅棒料的外表打磨润滑,然后将一端切磨成锥形,再将打磨好的硅料进行腐蚀清洗,除掉加工时的外表污染。装炉
将腐蚀清洗后的硅棒料安装在射频线圈的上边。将准备好的籽晶装在射频线圈的下边。关上炉门,用真空泵扫除空气后,向炉内充入情性气体
(氮气或氢与氮的混合气等),使炉内压力略高于大气压力。给射频圈送上高频电力加热,使硅棒底端开端熔化,将棒料下降与籽晶熔接。当溶液与籽晶充沛熔接后,使射频线圈和棒料快速上升,以拉出一细长的晶颈,消除位错。
晶颈拉完后,逐渐地让单晶直径增大到方针巨细,此阶段称为放肩。放肩完结后,便转入等径成长,直到完毕。如图所示
纵观国内,尽管现已过了那个只能做高耗能的工业级硅,提纯彻底靠进口的年代的年代,可是就现在而言,我国的硅工业仍旧没有太多技能上的优势(相对而言),我国光伏职业的大力打开,也促进了硅工业的打开。太阳能发电以现在的技能看,远远没有发挥出硅资料的才能,未来,期望能有更多的人、更多的企业可以致力于技能上的立异,让我国的硅工业走向新的高度,让我国也可以做出世界级的芯片级硅。
发电原理篇流程(电池片)篇工艺流程(硅片)篇制绒篇分散篇刻蚀篇(镀膜)PECVD篇丝网印刷篇烧结篇组件封装篇多晶硅铸锭篇
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