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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CN2011104007773A CN102409397A (zh) | 2011-12-06 | 2011-12-06 | 一种单晶硅棒拉制工艺 |
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CN (1) | CN102409397A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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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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JPH0761894A (ja) * | 1993-08-20 | 1995-03-07 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶絞り部育成制御方法 |
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 |
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2011
- 2011-12-06 CN CN2011104007773A patent/CN102409397A/zh active Pending
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