CN102409397A - 一种单晶硅棒拉制工艺 - Google Patents
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Abstract
一种单晶硅棒拉制工艺，包括在22”石英坩埚中首次投料110公斤硅原料；在单晶炉中熔化硅料后，第二次加入30公斤硅原料；调节温度和晶升参数，拉制出第一根棒，长度1000-1100mm，重80-90公斤，取出单晶硅棒；第三次加入25-30公斤硅料，熔化后拉制第二根单晶硅棒，长度为900-1000mm,重75-80公斤。从而解决了一炉两棒直拉单晶硅生产技术问题。具有成本低、生产效率高的特点，且操作简单、方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种单晶硅棒拉制工艺，特别是一种一炉两棒直拉单晶硅生产工艺。
背景技术
太阳能级单晶硅片是制造单晶硅太阳能电池的基础材料。单晶硅棒以多晶硅为原料，采用区熔法或拉制法制造。而太阳能级单晶硅棒是采用（单晶硅炉）拉制法生产。单晶硅棒拉制成功后，经去圆边切成四方体、然后使用多线切割机切割加工，制成单晶硅片。所以，拉制单晶硅棒是太阳能单晶硅片生产的重要环节。
目前，太阳能单晶硅棒的主要规格有6英寸与8英寸，生产企业使用单晶硅炉拉制单晶棒一炉只能生产一根硅棒。当今国内有很多生产6”～8”硅单晶的公司，都是采用“一埚一炉单棒技术”，即是使用一个石英坩埚装入硅原料后，只能拉出一根单晶，然后将破裂的埚抛弃。这样生产成本必然较高。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种单晶硅棒拉制工艺，解决了一炉两棒直拉单晶硅生产技术问题。具有成本低、生产效率高的特点，且操作简单、方便。
实现上述目的而采取的技术方案，本发明工艺包括
a) 在22”石英坩埚中首次投料110公斤硅原料；
b) 在单晶炉中熔化硅料后，第二次加入30公斤硅原料；
c) 调节温度和晶升参数，拉制出第一根棒，长度1000-1100mm，重80-90公斤，取出单晶硅棒；
d) 第三次加入25-30公斤硅料，熔化后拉制第二根单晶硅棒，长度为900-1000mm,重75-80公斤。
与现有技术相比本发明具有以下优点。
1、具有成本低、生产效率高的特点，且操作简单、方便。
2、使用一只石英坩埚依次拉出了两根硅单晶棒，这样大大节约了石英坩埚，氩气，电力的费用并提高了炉产量，显著降低了硅单晶的生产成本。
具体实施方式
本发明工艺包括
a) 在22”石英坩埚中首次投料110公斤硅原料；
b) 在单晶炉中熔化硅料后，第二次加入30公斤硅原料；
c) 调节温度和晶升参数，拉制出第一根棒，长度1000-1100mm，重80-90公斤，取出单晶硅棒；
d) 第三次加入25-30公斤硅料，熔化后拉制第二根单晶硅棒，长度为900-1000mm,重75-80公斤。
实施例
1、在22”石英坩埚中首次投料110公斤硅原料，由于受到石墨加热器的高度和单晶炉坩埚轴下限位的限制，石英埚的装料量难以超过110公斤；
2、在单晶炉中熔化硅料后，第二次加入30公斤，共计埚中装入140公斤硅料；
3、调节温度和晶升参数，拉制出第一根棒，长度约1000-1100mm，重约80-90公斤，取出单晶；
4、第三次加入25-30公斤硅料，熔化后拉制第二根硅单晶，长度约为900-1000mm,重约75-80公斤。
由于坩埚体积限制，第一次加入的110公斤硅料熔化后，固体变成液态，坩埚有了空间，故第二次加入30公斤；取出第一根单晶棒后，坩埚内只有50-60kg硅料，故需第三次加入25-30公斤硅料，才能保证第二根硅棒达75-80公斤。
工艺设备
1. 华盛天龙公司制作的DRF-95型单晶炉；
2. 配置的22”热场；
3. 22”特质石英坩埚；
4. 优化的拉晶工艺技术参数。
实施结果
1. 单晶产量及成品率数据表：
平均成品率 约80%
2. 生产成本降低：
A．单次投料110公斤，成品率80% 的生产成本估算：
根据统计数据，拉晶时间约为70小时。
开一炉的费用=石英埚费用4800元+电费5000元+热场折旧费2250元+设备折旧费667元+氩气费2000元+人工费1050元+辅料费200元=约16000元。
每炉生产单晶重量 = 110 ×80% = 88 公斤。
单晶生产成本 = 16000 / 88 = 182元/公斤
B．采用本技术，单次投料110公斤，二次投料30公斤，3次 投料30公斤共计总投料量170公斤，成品率80%。拉晶时间平均为98.3小时。所以开炉费用中参照上述110公斤 装料量的情况，仅电费，氩气费较多，其它基本相近。
开一炉的费用 = 石英埚费用4800元 + 电费5000元X 98.3/ 70 + 热场折旧费2250元 + 设备折旧费667元 + 氩气 费2000元×98.3 /70 + 人工费1050元 + 辅料费200 元
= 4800 + 7021 + 2250 + 667 + 2809 + 1050 + 200
= 18797元
每炉生产单晶重量 = 170 X 80% = 136 公斤。
单晶生产成本 = 18797 / 136 = 138元/公斤
所以每公斤单晶的生产成本降低了182 - 138 = 44元。
成本降低率 = 44 / 182 = 24%。
3. 产量增加：
A．采用原来的拉晶技术，开炉时间 = 拉晶时间 + 停炉时 间 = 70 + 10 = 80小时；
每月可开炉次数 = 9 炉。
可生产单晶重量 = 9×88 = 792 公斤/炉、月
B. 采用本拉晶技术，开炉时间 = 拉晶时间 + 停炉时间 = 98.3 + 10 = 108.3小时；
每月可开炉次数 = 6.65 炉。
可生产单晶重量 = 6.65×136 = 904.4 公斤/炉、月
C. 每月可增加炉产量达 904.4 - 792 = 112.4公斤。
产量增加率 = 112.4/792 = 14.2%
4.结论：
采用“一埚一炉两棒技术”可降低单晶生产成本：从原来的182元/公斤降低到138元，成本降低率为24%。炉子月产量从原来的792公斤增加到904.4公斤。产量增加率为14.2%。所以本技术具有显著的经济效益。
Claims (1)
1.一种单晶硅棒拉制工艺，其特征在于，包括
a)在22”石英坩埚中首次投料110公斤硅原料；
b)在单晶炉中熔化硅料后，第二次加入30公斤硅原料；
c)调节温度和晶升参数，拉制出第一根棒，长度1000-1100mm，重80-90公斤，取出单晶硅棒；
d)第三次加入25-30公斤硅料，熔化后拉制第二根单晶硅棒，长度为900-1000mm,重75-80公斤。
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Cited By (2)
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| CN107541772A (zh) * | 2017-07-17 | 2018-01-05 | 晶科能源有限公司 | 一种掺镓单晶棒的制备方法 |
| CN110983427A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-10 | 内蒙古中环光伏材料有限公司 | 一种用于大直径单晶硅棒的多次取段复投工艺 |
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| CN1696355A (zh) * | 2004-05-11 | 2005-11-16 | 上海卡姆丹克半导体有限公司 | 一种拉制硅单晶工艺方法 |
| CN101435106A (zh) * | 2008-11-21 | 2009-05-20 | 浙江瑞迪硅谷新能源科技有限公司 | 一种单晶硅棒的生产工艺及设备 |
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2011
- 2011-12-06 CN CN2011104007773A patent/CN102409397A/zh active Pending
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