CN111663177A - 一种掺镓单晶硅的镓金属加入方法及镓金属放置结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种掺镓单晶硅的镓金属加入方法及镓金属放置结构体，结构体包括盖体部分和主体部分，盖体部分上开设有通孔，镓金属置于结构体中；在初投料时，结构体直接放置坩埚目标位，在结构体周围填充硅料，在复投料时，通过塑料管将新的结构体投放至坩埚内复投加料筒中，并在结构体周围填充硅料。本发明可减少员工操作量，提高了镓金属加入的准确性及方便性，同时也避免金属镓高温熔化后与石英反应或在复投加料筒中变为液体后掉落的风险。

Description

一种掺镓单晶硅的镓金属加入方法及镓金属放置结构体
技术领域
本发明属于光伏制造技术领域，尤其涉及一种掺镓单晶硅的镓金属加入方法及镓金属放置结构体。
背景技术
目前太阳能单晶炉进行金属镓掺杂时，需要在原料中加入金属镓，目前的加入方法为将固体的镓金属称量好后，直接放到装有硅料的石英坩埚中或直接加入到复投加料筒中。该方法无法克服了金属镓高温熔化后与石英反应或在复投筒中变为液体后掉落的风险。严重影响镓的加入量，最终对产品的品质产生影响。
随着单晶炉体的不断增大，系统越来越笨重，操作用时也会越来越长，该风险还会不断加大。故本发明具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服了镓金属高温条件下与石英发应及高温时变为液体掉落的风险，而提供一种掺镓单晶硅的镓金属加入方法及镓金属放置结构体。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种掺镓单晶硅的镓金属放置结构体，包括盖体部分和主体部分，所述主体部分为一端为开口的筒状结构，其内盛放金属镓，所述盖体部分下部为可插置于主体部分中空部分的塞体，贯穿盖体部分和塞体开设有用于抽真空的通孔，通孔位于盖体部分的中心位置，所述结构体为金属硅材质。
作为更进一步的优选方案，所述塞体靠近盖体部分一端直径朝向另一端直径逐渐增大。
作为更进一步的优选方案，所述主体部分的内壁与塞体外周向之间螺纹配合。
作为更进一步的优选方案，所述金属镓占主体部分容积的0.5-1倍。
一种掺镓单晶硅的镓金属加入方法，包括以下步骤：
步骤一：在石英坩埚中确定初投料的目标位置以及复投料的目标位置，并在复投料的目标位置处安装复投加料筒；
步骤二：初投料，将称量好的镓金属放置到结构体的主体部分中，并将盖体部分盖合于主体部分；
步骤三：将装有镓金属的结构体放置到石英坩埚的目标位置，并在结构体的周围用硅料填充支撑，结构体呈立式固定；
步骤四：将石英坩埚进行加热处理，结构体中的镓金属熔化；
步骤五：复投料，将称量好的镓金属放置到新的结构体中，将复投加料筒直插入石英坩埚中的目标位置，将塑料管或石英管斜向插入复投加料筒中，然后将结构体从塑料管或石英管的上端放入，结构体从塑料管或石英管中滑落至复投加料筒底部的石英坩埚目标位置，接着向复投加料筒中投入硅料，使硅料包围结构体周围，结构体呈立式固定，最后取出塑料管。
作为更进一步的优选方案，所述步骤五中，添加硅料的高度高于结构体。
本发明可减少员工操作量，提高了镓金属加入的准确性及方便性。同时随着单晶炉体的不断增大，系统越来越笨重，操作用时也会越来越长，污染、高温熔化掉落的风险还会不断加大。故本发明具有非常重要的意义。
附图说明
图1为结构体的整体结构示意图；
图2为结构体盖体部分的结构示意图；
图3为结构体主体部分的结构示意图；
图中：1、盖体部分，2、主体部分，3、塞体，4、通孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种掺镓单晶硅的镓金属放置结构体，为金属硅制中空结构体，包括盖体部分1和主体部分2，主体部分2为一端为开口的筒状结构，其内盛放金属镓，所述盖体部分1下部为塞体3，塞体3与主体部分2以螺纹连接或插接等方式连接，防止镓金属受到污染、溢出等，贯穿盖体部分1和塞体3开设有通孔4，通孔4位于盖体部分1的中心位置，该结构体内的空气可以在炉体进行抽真空、惰性气体保护处理时通过结构体的通孔4排出。
上部分的塞体3，该部分要求靠近盖体部分1可相对下部小一些，开孔的通孔4可以在抽空时将空气排出，同时满足如果该结构倾倒，在常压下镓液体也不会从该结构体内流出。
头部开小孔的塞体3的尺寸应该与下部盛放金属镓的主体部分2相吻合；盛放金属镓的主体部分2的尺寸应该根据所需要盛放的金属镓的量进行配合，认为金属镓固体状态是本发明结构体的容积为金属镓固体堆积体积的1到2倍为易；当金属镓为液态时，本发明结构体的容积为金属镓液体体积的1.3到2倍为易。
将称量好的镓固体或液体放到硅制中空结构体中，组装连接后，竖直放置到石英坩埚中或用洁净塑料管，加料筒中，之后用固体硅料稳定位置，该结构体内的空气可以在炉体进行抽真空、惰性气体保护处理时通过结构体上部分的帽状结构的头部小孔排出。消除氧、氮等气体的带入。
加入方法如下：当进行石英坩埚中镓金属加入时，直接将称量好的镓金属放置到该结构体中，再将该结构体放到坩埚内目标位置，结构体周边用硅料支撑，确保该结构体不会倒伏，之后正常操作即可。
石英坩埚加热后，结构体中镓金属熔化，此时需要补充镓金属，进行复投料。
当进行复投硅料镓金属加入时，需要将称量好的镓金属放置到新的结构体中，将复投料筒直插入石英坩埚，将塑料管或石英管（内径大于结构体外观大最直径）斜向放入复投料筒中，再将结构体（头部帽状结构在上部，主体部分在下部）放入塑料管或石英管中，结构体缓慢滑到复投加料筒内。之后继续加入硅料，确保硅料高度已经高于结构体高度后取出塑料管或石英管，之后按正常流程运行即可。
塑料管或石英管为直径300mm长为1800mm左右的筒，硅料及结构体直接加入到内部，添加到炉内即可，结构体需要用硅料支撑的目的是防止结构体倒伏，镓金属流出；为了避免结构体直接滑落至石英坩埚内发生破碎，采用塑料管或石英管斜向放入复投料筒中，利用斜向缓慢滑落增加下降阻力，减小冲击力。
本专利可以减少目前降低金属镓直接加入到坩埚硅料上或加料石英内时引起的镓污染及掉落问题；使金属镓的加入更加稳定、准确，同时对最终产品的稳定性起了积极的作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种掺镓单晶硅的镓金属放置结构体，其特征在于：包括盖体部分（1）和主体部分（2），所述主体部分（2）为一端为开口的筒状结构，其内盛放金属镓，所述盖体部分（1）下部为可插置于主体部分（2）中空部分的塞体（3），贯穿盖体部分（1）和塞体（3）开设有用于抽真空的通孔（4），通孔（4）位于盖体部分（1）的中心位置，所述结构体为金属硅材质。
2.根据权利要求1所述的一种掺镓单晶硅的镓金属结构体，且特征在于：所述塞体（3）靠近盖体部分（1）一端直径朝向另一端直径逐渐增大。
3.根据权利要求1所述的一种掺镓单晶硅的镓金属结构体，且特征在于：所述主体部分（2）的内壁与塞体（3）外周向之间螺纹配合。
4.根据权利要求1所述的一种掺镓单晶硅的镓金属结构体，且特征在于：所述金属镓占主体部分（2）容积的0.5-1倍。
5.一种掺镓单晶硅的镓金属加入方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在石英坩埚中确定初投料的目标位置以及复投料的目标位置；
步骤二：初投料，将称量好的镓金属放置到结构体的主体部分中，并将盖体部分盖合于主体部分；
步骤三：将装有镓金属的结构体放置到石英坩埚的目标位置，并在结构体的周围用硅料填充支撑，结构体呈立式固定；
步骤四：将石英坩埚进行加热处理，结构体中的镓金属熔化；
步骤五：复投料，将称量好的镓金属放置到新的结构体中，将复投加料筒直插入石英坩埚中的目标位置，将塑料管或石英管斜向插入复投加料筒中，然后将结构体从塑料管或石英管的上端放入，结构体从塑料管或石英管中滑落至复投加料筒底部的石英坩埚目标位置，接着向复投加料筒中投入硅料，使硅料包围结构体周围，结构体呈立式固定，最后取出塑料管。
6.根据权利要求5所述的一种掺镓单晶硅的镓金属加入方法，其特征在于：所述步骤五中，添加硅料的高度高于结构体。
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