CN109735896A - 一种提高单晶硅电阻率控制精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高单晶硅电阻率控制精度的方法，对回收料电阻率进行分档；确定合金片参数的波动范围；计算剩料电阻率；配置合金，控制目标电阻率精度。本发明的有益效果是提高电阻率控制精度，提高产品品质，且能够匹配客户需求，提高客户端电池转换效率，同时，减少电阻率不良率，提高合格产出。

Description

一种提高单晶硅电阻率控制精度的方法

技术领域

本发明属于单晶硅生产技术领域，尤其是涉及一种提高单晶硅电阻率控制精度的方法。

背景技术

随着光伏行业的快速发展，单晶硅片电池片的各项参数水平均在不断提高，对原材料的参数要求也越来越高。对于单晶硅而言，电阻率是一项非常重要的参数指标，过高或者过低的电阻率对电池片转换效率的影响非常明显，因此稳定的电阻率更有助于提高电池片的转换效率，目前单晶相同位置电阻率波动较大，产品性能不稳定，没有可行手段来提高电阻率控制精度。

发明内容

鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种提高单晶硅电阻率控制精度的方法，尤其适合直拉单晶过程中使用，提高直拉单晶过程中电阻率的控制精度，提高产品品质。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种提高单晶硅电阻率控制精度的方法，包括以下步骤，

对回收料电阻率进行分档；

确定合金片参数的波动范围；

计算剩料电阻率；

配置合金，控制目标电阻率精度。

回收料电阻率的分档数为4-7。

合金片参数的波动范围为-0.5～0.5。

配置合金时，进行多次称重。

目标电阻率精度位数为3-5位。

配置合金包括取段复投合金的配置，取段复投合金配置时，测量单晶炉内剩料重量，计算对应剩料的电阻率。

测量单晶炉内剩料重量为根据直拉单晶炉设备上的测量装置进行坩埚内剩料的重量的测量。

测量单晶炉内剩料重量为量取第一段单晶的重量或长度，根据第一段单晶的重量或长度计算坩埚内剩料的重量。

单晶炉内剩料重量的精度为-2～2kg。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，对直拉单晶过程中回收料和合金片的电阻率进行细化分类，细化回收料的电阻率，根据合金片的电阻率进行合金的分类，提高电阻率控制精度，提高产品品质，且能够匹配客户需求，提高客户端电池转换效率，同时，减少电阻率不良率，提高合格产出。

附图说明

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的一实施例涉及一种提高单晶硅电阻率控制精度的方法，用于直拉单晶过程中使用，在直拉单晶过程中，对回收料的电阻率进行细化分级，对合金片进行细化分类，并对直拉单晶过程中用料进行细化，以此提高单晶硅电阻率精度，提高产品品质。

该提高单晶硅电阻率控制精度的方法，具体包括以下步骤：

对回收料电阻率进行分档：对在直拉单晶过程中添加的回收料的电阻率进行分档，细化回收料的电阻率，进而控制直拉单晶的电阻率，使得直拉单晶的电阻率精度可控，这里，回收料包括直拉单晶时产生的头部回收料、尾部回收料以及边皮等回收料，应用电阻率测量仪对不同类型的回收料进行电阻率的测量，得到回收料的电阻率的最大值与最小值，根据测量的电阻率的值，并在电阻率值的最大值与最小值之间，对回收料电阻率进行分档，对回收料电阻率进行细化分档，便于直拉单晶时根据实际电阻率控制进行回收料的选择，这里，回收料电阻率的分档数为4-7，对回收料的电阻率进行分档，将相同的电阻率的回收料放置在同一档数内，在直拉单晶时，根据需要添加的回收料的电阻率进行回收料的选择，将符合电阻率要求的回收料加入坩埚内，进行直拉单晶过程中回收料的添加，提高回收料的利用率，同时，使得添加的回收料的电阻率可控，对回收料进行细化，便于直拉单晶的电阻率进行控制，使得单晶的电阻率可控。

确定合金片参数的波动范围：对在直拉单晶过程中添加的合金片的参数进行波动范围的控制，将合金片参数的波动范围控制在较小的范围内，使得合金片参数的波动范围可控，进而使得直拉单晶的电阻率可控，对合金片参数进行控制是对合金片电阻率参数进行控制，这里，合金片的电阻率参数的波动范围为-0.5～0.5，将合金片的电阻率参数控制在此范围内，保证合金片的电阻率参数波动范围小，进而保证直拉单晶过程中电阻率得到控制。采用电阻率测量仪对合金片进行电阻率的测量，并对合金片进行分类，且合金片电阻率参数波动范围在-0.5～0.5内，在此范围内，将电阻率属于同一范围内的合金片放置于同一组，根据电阻率参数进行合金片分类，在直拉单晶时，根据实际需求进行合金片的选择，选择需要的电阻率的合金片进行添加，以此保证直拉单晶的电阻率，使得直拉单晶的电阻率可控。

回收料电阻率和合金片电阻率参数分档后，进行直拉单晶，在直拉单晶后，根据实际需求选择回收料电阻率和合金片电阻率参数的档数内的回收料和合金片，进行直拉单晶。在直拉单晶的取段复投时计算剩料电阻率。具体如下：

计算剩料电阻率：在进行直拉单晶取段复投时，取段首尾后，对坩埚内剩料进行电阻率进行计算，以此掌握坩埚内剩料的电阻率，进而根据剩料的电阻率进行回收料和复投料的添加，且回收料的电阻率和复投料的电阻率经过分级细化，根据实际需求进行添加，保证直拉单晶的电阻率，这里，坩埚内剩料的电阻率的计算根据杂质分凝原理进行计算，计算坩埚内剩料的电阻率，根据坩埚内剩料的电阻率进行复投料及回收料电阻率的选择，并对合金片电阻率参数进行选择，使得拉制的单晶的电阻率符合要求，保证直拉单晶的质量要求。

配置合金，控制目标电阻率精度：在直拉单晶过程中补掺合金时，根据直拉单晶过程中测量的直拉单晶的电阻率，进行合金片电阻率的选择，以此补掺合金后，直拉单晶的电阻率达到要求。在配置合金时，使得合金片的目标电阻率精度的位数控制在3-5位，保证合金电阻率的精度要求，进而保证直拉单晶的电阻率。在配置合金时，对合金进行多次称重，减少配置的误差。

配置合金包括取段复投合金的配置，取段复投合金配置时，测量单晶炉内剩料重量，计算对应剩料的电阻率。在取段复投时，对合金进行配置时，首先对单晶炉内坩埚内的剩料的重量进行测量，准确掌握剩料的重量，并根据剩料的重量，并依据杂质分凝原理，进行剩料电阻率的计算，得出剩料的电阻率，并根据剩料的电阻率及杂质分凝原理，计算所需合金的重量和电阻率，根据计算后的合金的电阻率和所需合金的重量，进行合金的称重，进行取段复投时合金的配置。

在取段复投时，根据上述步骤，进行回收料电阻率的计算，并根据取段复投时需添加的回收料的重量，进行回收料的称量，进行取段复投时合金和回收料的添加，回收料和合金添加后，进行直拉单晶。当不需回收料添加时，进行复投料的称重，进行复投料的添加。

在进行取段复投第一段单晶拉制时，当第一段单晶拉制到固定长度时，控制第一段单晶拉制，并正常收尾取段，第一段单晶取段后，对坩埚内的剩料的重量进行测量确定，该坩埚内剩料的重量的确定可以是利用直拉单晶炉设备上的测量装置进行坩埚内剩料的重量的测量，或者是量取第一段单晶的重量或长度，根据第一段单晶的重量或长度计算坩埚内剩料的重量，根据实际需求进行选择。当直拉单晶炉设备上具备称重功能时，具有测量装置时，应用直拉单晶炉设备上的测量装置进行坩埚内剩料的重量的测量，这里，直拉单晶炉设备上的测量装置为重量传感器，该重量传感器与控制器通过导线进行电连接，将重量传感器测量的数据时时传递给控制器，在第一段单晶拉制过程中，随着拉制的进行，坩埚内的硅溶液越来越少，重量传感器时时测量坩埚内硅溶液的重量，第一段单晶拉制完成后，重量传感器对测量的坩埚内剩料的重量，并将该重量信息传递给控制器，控制器将重量传感器的测量结果在显示屏上进行显示，便于操作人员了解掌握坩埚内剩料的重量。这里，控制器可以是PLC控制器，或者是CPU控制器，或者是其他控制器，根据实际需求进行选择。

当直拉单晶炉设备上不具有称重功能时，采用间接方式对坩埚内剩料的重量进行测量。该间接测量方式为测量已拉制的第一段单晶的重量或长度，且已知装炉时原料的总重量，用原料的总重量减去第一段单晶的重量，即为坩埚内剩料的重量。测量第一段单晶的长度时，根据第一段单晶的长度和半径，计算第一段单晶的体积，再根据第一段单晶的体积和密度，计算第一段单晶的重量，进而用原料的总重量减去第一段单晶的重量，即为坩埚内剩料的重量。

在进行坩埚内剩料的重量测量时，对坩埚内剩料的重量的精度进行控制，坩埚内剩料的重量的精度为-2～2kg，便于后续的坩埚内剩料的电阻率的计算，保证坩埚内剩料的电阻率的精度。

坩埚内剩料的重量测量后，测量第一段单晶的头部电阻率，第一段单晶的头部电阻率采用电阻率测量仪进行测量。

根据坩埚内剩料的重量和第一段单晶的头部电阻率进行剩料电阻率的计算，在进行剩料电阻率的计算，在进行该计算时根据杂质分凝原理进行计算。

CZ法拉单晶是由熔融的硅液定向凝固生长而来的，单晶在生长过程中会存在固液界面。对于固相-液相的界面，由于杂质在不同相中的溶解度不一样，所以杂质在界面两边材料中分布的浓度是不同的，这就是杂质的分凝现象。这种杂质分凝作用的大小常常用所谓分凝系数来描述，即分凝系数＝(杂质在固相中的溶解度)/(杂质在液相中的溶解度)。而电阻率的数值就是由溶解在单晶硅中的杂质(B或P或Ga元素，每一种元素都有已知的分凝系数)决定的，杂质含量越高，电阻率越低，反之则越高。根据以上原理，根据已知单晶的电阻率，则可以推算出单晶中的杂质浓度，再用单晶中的杂质浓度除以对应杂质的分凝系数即可以计算出硅液中杂质的浓度，从而计算出溶液的电阻率，也就是剩料电阻率。

在计算取段单晶电阻率时，将坩埚内的剩料当作一种回收料，将剩料重量和剩料电阻率输入到对应的计算表中即可完成取段单晶电阻率的计算。

在直拉单晶过程中，在进行直拉单晶装料时，对回收料进行电阻率的分档，根据需拉制的单晶的电阻率，进行回收料电阻率档数的选择；同时，在取段复投时，根据需拉制的单晶的电阻率，进行回收料电阻率档数的选择；在取段复投时，对添加的合金进行配置时，提高合金的目标电阻率精度，同时根据坩埚内剩料的电阻率计算合金的电阻率，对符合电阻率要求的合金进行称重，进行合金的添加，以保证直拉单晶的电阻率可控。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，对直拉单晶过程中回收料和合金片的电阻率进行细化分类，细化回收料的电阻率，根据合金片的电阻率进行合金的分类，提高电阻率控制精度，提高产品品质，且能够匹配客户需求，提高客户端电池转换效率，同时，减少电阻率不良率，提高合格产出。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种提高单晶硅电阻率控制精度的方法，其特征在于：包括以下步骤，

对回收料电阻率进行分档；

确定合金片参数的波动范围；

计算剩料电阻率；

配置合金，控制目标电阻率精度。

2.根据权利要求1所述的提高单晶硅电阻率控制精度的方法，其特征在于：所述回收料电阻率的分档数为4-7。

3.根据权利要求1或2所述的提高单晶硅电阻率控制精度的方法，其特征在于：所述合金片参数的波动范围为-0.5～0.5。

4.根据权利要求3所述的提高单晶硅电阻率控制精度的方法，其特征在于：所述配置合金时，进行多次称重。

5.根据权利要求1或2或4所述的提高单晶硅电阻率控制精度的方法，其特征在于：所述目标电阻率精度位数为3-5位。

6.根据权利要求5所述的提高单晶硅电阻率控制精度的方法，其特征在于：所述配置合金包括取段复投合金的配置，所述取段复投合金配置时，测量单晶炉内剩料重量，计算对应所述剩料的电阻率。

7.根据权利要求6所述的测算直拉炉内剩料电阻率的方法，其特征在于：所述测量单晶炉内剩料重量为根据直拉单晶炉设备上的测量装置进行所述坩埚内剩料的重量的测量。

8.根据权利要求6所述的测算直拉炉内剩料电阻率的方法，其特征在于：所述测量单晶炉内剩料重量为量取所述第一段单晶的重量或长度，根据所述第一段单晶的重量或长度计算所述坩埚内剩料的重量。

9.根据权利要求6-8任一项所述的测算直拉炉内剩料电阻率的方法，其特征在于：所述单晶炉内剩料重量的精度为-2～2kg。