CN110438561A - 一种控制热场温度工艺 - Google Patents

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王建平
周泽
王鑫
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杨志
刘学
吴树飞
刘振宇
郭志荣
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徐强
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    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明提供一种控制热场温度工艺，在直拉单晶过程中，根据坩埚内剩料的重量进行热场温度的调节，以使得单晶生长保持一致性。本发明的有益效果是能够保证单晶拉制后期温度一致，无需调节，而且便于拉制单晶全程使用同一套参数，极大的提高拉晶过程温度的一致性。

Description

一种控制热场温度工艺
技术领域
本发明属于光伏技术领域，尤其是涉及一种控制热场温度工艺。
背景技术
目前行业内竞争日益激烈，单晶生产企业不约而同的增加投料量，以提高产出，传统拉制硅单晶参数以单晶拉制长度对热场温度进行控制。随着太阳能级单晶硅片品质要求逐年提高，单晶品质的不良中，很大一部分是因为温度不适导致。
保证热历史的一致性至关重要，热场温度的精确度也随着大投料量的推广更加严格、苛刻。目前行业中普遍使用的是根据拉制长度对热场温度进行调节，降低单晶工艺参数适用性。
目前行业中一套工艺参数均适用于较大范围的初始剩料量，如剩料在300kg-360kg时，均使用同一套工艺参数。不同初始剩料重量会导致各炉次拉制单晶长度相同的情况下，单晶炉内的剩料重量相差甚远，这一问题，随着剩料重量的降低，会更加明显。
单晶拉制过程中，剩料小于100kg后对于炉内热场温度的需求非常高，温度的不稳定往往会造成不同的异常，例如单晶扭曲，单晶直径细，晶线断苞等。传统参数根据拉制长度进行热场温度的调节最终会导致初始剩料量不同的炉台，在拉制后期(剩料小于100kg尤为明显)的温度不能完全匹配，最终导致异常。
发明内容
鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种控制热场温度工艺，尤其适合直拉单晶过程中热场温度的控制，根据坩埚内剩料的重量进行热场温度的调节，保证单晶拉制后期温度一致，无需调节，提高单晶品质。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种控制热场温度工艺，在直拉单晶过程中，根据坩埚内剩料的重量进行热场温度的调节，以使得单晶生长保持一致性。
进一步的，根据坩埚内的剩料的重量进行热场温度的调节具体为：
根据单晶的重量进行坩埚内剩料的重量的计算；
根据剩料的重量进行加热器功率的预置。
进一步的，在进行坩埚内剩料的重量的计算同时，检测单晶的直径的波动趋势，进行加热器功率的设置。
进一步的，坩埚内剩料的重量与加热器的功率的关系为：
坩埚内的重量由投料量减少至投料量的一半时，加热器的功率降低；
坩埚内的剩料的重量由投料量的一半减少至最少量时，加热器的功率升高。
进一步的，坩埚内的剩料的重量由投料量减少至投料量的一半的过程中，坩埚内剩料的重量由投料量减少至等径开始的重量时，加热器的功率保持不变；以及
坩埚内的剩料由等径开始的重量减少至投料量的一半的过程中，加热器的功率降低。
进一步的，加热器的功率的增加幅值不小于加热器的功率的降低幅值。
进一步的，加热器的功率的增加幅值为1-3kw。
进一步的，加热器的功率的降低幅值为0.5-3.5kw。
由于采用上述技术方案，根据坩埚内剩料的重量调节热场的温度，能够保证单晶拉制后期温度一致，无需调节，而且便于拉制单晶全程使用同一套参数，极大的提高拉晶过程温度的一致性，减少单晶尾部因温度不适造成的品质缺陷及断苞现象，提高单晶品质，增加产量。
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。
本发明涉及一种控制热场温度工艺，用于直拉单晶过程中对热场温度的调节，根据坩埚内剩料的重量进行热场温度的调节，同时根据单晶直径的波动进行热场温度的微调，提高直拉单晶过程中温度的一致性，减少单晶尾部因温度不适造成的品质缺陷及断苞现象，提高单晶品质。
一种控制热场温度工艺，根据坩埚内剩料的重量进行热场温度的调节，以使得单晶生长保持一致性，提高直拉单晶过程中温度的一致性，具体为：
根据单晶的重量进行坩埚内剩料的重量的计算：在直拉单晶的初始时，坩埚进行装料，且坩埚在装料过程中，对装入坩埚内的原料重量进行称量，使得操作人员时时掌握装入坩埚内原料的重量，根据坩埚内初始装料的重量和直拉单晶过程中单晶的重量，进行坩埚内剩料的重量的计算，用坩埚内初始时装料的重量减去直拉单晶过程中单晶的重量，得到坩埚内剩料的重量；
根据剩料的重量进行加热器功率的预置，具体为：
根据坩埚内剩料的重量与加热器的功率的关系进行加热器功率的预置，具体为：
坩埚内原料的重量由投料量减少至投料量的一半时，加热器的功率降低，也就是，坩埚内原来的重量由初始装料的重量就，随着拉制单晶的进行，减少至初始投料量的重量的一半时，在此过程中，加热器的功率降低；
进一步优化，在坩埚内的剩料的重量由投料量减少至投料量的重量一半的过程中，坩埚内剩料的重量由投料量减少至等径开始的重量时，加热器的功率保持不变；也就是，在拉单晶的过程中，由引晶至等径过程中，坩埚内的剩料的重量在减少，在此过程中，加热器的功率保持不变，保证直拉单晶过程中稳温、引晶、扩肩、转肩等工序的准确进行，保证单晶的拉制顺利进行，保证单晶的质量；
以及，在单晶进入等径阶段后，坩埚内的剩料由等径开始的重量减少至投料量的一半的过程中，加热器的功率降低，也即是，在直拉单晶进入等径阶段后，随着坩埚内剩料的减少，加热器的功率降低，直至坩埚内剩料的重量减少至初始投料量的重量的一半时，该加热器的功率的降低幅值为0.5-3.5kw，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
坩埚内的剩料的重量由投料量的一半减少至最少量时，加热器的功率升高，也就是，随着拉制单晶的进行，单晶的长度逐渐增加，坩埚内的剩料逐渐减少，当坩埚内的剩料的重量由初始投料量的重量的一半减少至最少量的过程中，加热器的功率升高，保证单晶的质量与前半段的质量相一致，保护整体单晶的质量，该加热器的功率的增加幅值为1-3kw，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
在加热器的功率升高和减少的过程中，加热器的功率的增加幅值不小于加热器的功率的降低幅值，也就是，加热器的功率降低的慢，增加的快，以此保证坩埚内硅溶液的液面温度，减少加热器功率的调节次数，使得单晶的首尾质量保持一致。
进一步优化方案，在进行坩埚内剩料的重量的计算同时，检测单晶的直径的波动趋势，进行加热器功率的设置，在根据坩埚内剩料的重量进行加热器的功率的调节的时候，检测单晶的直径的波动趋势，对加热器的功率进行微调，进一步保证坩埚内硅溶液的液面温度的稳定，保证单晶的质量。
下面以一具体实施例进行说明，如下表：
当单晶炉的初始投料量为350kg时，进入等径过程中，加热器的功率为60kw，坩埚内剩料量在310kg以上，加热器的功率保持在60kw不变，随着直拉单晶的进行，加热器的功率变化与坩埚内剩料的重量关系如下表：
剩料的重量(kg) 加热器功率的变化量(kw) 热场温度(℃)
310-250 -1.0 1415
250-200 -1.0 1410
200-160 -0.8 1405
160-100 +1.0 1400
100-70 +1.0 1402
70-50 +1.0 1404
50-30 +1.5 1410
30-20 +1.5 1412
20-10 +2.0 1415
由上表可以知道，随着坩埚内剩料的逐渐减少，加热器的功率逐渐减少，以保持热场的温度；当坩埚内的剩料减少至等径过程中剩料的重量的一半时，随着坩埚内的剩料逐渐减少，加热器的功率逐渐增大，以保持热场的温度，使得单晶首尾质量一致。
由于采用上述技术方案，根据坩埚内剩料的重量调节热场的温度，能够保证单晶拉制后期温度一致，无需调节，而且便于拉制单晶全程使用同一套参数，极大的提高拉晶过程温度的一致性，减少单晶尾部因温度不适造成的品质缺陷及断苞现象，提高单晶品质，增加产量。
以上对本发明的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 (8)

1.一种控制热场温度工艺，其特征在于：在直拉单晶过程中，根据坩埚内剩料的重量进行热场温度的调节，以使得单晶生长保持一致性。
2.根据权利要求1所述的控制热场温度工艺，其特征在于：所述根据坩埚内的剩料的重量进行热场温度的调节具体为：
根据单晶的重量进行坩埚内剩料的重量的计算；
根据剩料的重量进行加热器功率的预置。
3.根据权利要求2所述的控制热场温度工艺，其特征在于：在进行坩埚内剩料的重量的计算同时，检测单晶的直径的波动趋势，进行加热器功率的设置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的控制热场温度工艺，其特征在于：所述坩埚内剩料的重量与所述加热器的功率的关系为：
所述坩埚内的重量由投料量减少至所述投料量的一半时，所述加热器的功率降低；
所述坩埚内的剩料的重量由所述投料量的一半减少至最少量时，所述加热器的功率升高。
5.根据权利要求4所述的控制热场温度工艺，其特征在于：所述坩埚内的剩料的重量由投料量减少至所述投料量的一半的过程中，所述坩埚内剩料的重量由投料量减少至等径开始的重量时，加热器的功率保持不变；以及
所述坩埚内的剩料由等径开始的重量减少至所述投料量的一半的过程中，所述加热器的功率降低。
6.根据权利要求5所述的控制热场温度工艺，其特征在于：所述加热器的功率的增加幅值不小于所述加热器的功率的降低幅值。
7.根据权利要求6所述的控制热场温度工艺，其特征在于：所述加热器的功率的增加幅值为1-3kw。
8.根据权利要求7所述的控制热场温度工艺，其特征在于：所述加热器的功率的降低幅值为0.5-3.5kw。
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