CN112095141A - 一种拉晶方法、一种单晶炉、一种计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种拉晶方法、单晶炉、计算机可读存储介质，涉及太阳能光伏技术领域。所述方法包括：向坩埚内装入初始原料，使所述初始原料至所述坩埚上沿的距离小于等于第一预设距离；形成初始熔体的步骤：提供与所述坩埚的侧壁相对的主加热器和与所述坩埚的底壁相对的副加热器，利用所述主加热器以第一功率加热、利用所述副加热器以第二功率加热，所述第一功率小于所述第二功率，使所述坩埚中的初始原料形成初始熔体；提拉单晶的步骤：在所述提拉单晶的等径过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料。本申请避免了没有盛放初始原料的坩埚侧壁干烤变形，避免了主加热器加热功率过高导致的坩埚侧壁变形，且，温度波动较小，利于拉晶。

Description

一种拉晶方法、一种单晶炉、一种计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别是涉及一种拉晶方法、一种单晶炉、一种计算机可读存储介质。

背景技术

单晶硅是制作太阳能电池的主要原料，目前常用的生产工艺为直拉法。直拉法的主要过程为：向坩埚内装入原料，熔化原料得到熔体，将籽晶浸入该熔体中，转动籽晶的同时将籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放肩及转肩、等径及收尾等提拉过程，得到一支单晶硅棒。

直拉法中熔化原料用时占到整个工艺过程的30％左右，连续拉晶工艺主要是在首次装入原料后，在提拉单晶的同时，向坩埚中补充原料，进而从整体上节省停炉及化料的时间所占比例，以提升加工效率。

然而，连续拉晶工艺需要对坩埚连续加热，使得坩埚变形严重，不利于长时间拉晶；并且，提拉单晶的同时向坩埚中补充原料，工艺参数等若控制不当，容易造成成晶困难，难以保障成品率。

发明内容

本发明第一方面提供一种拉晶方法，旨在减少坩埚变形，提升成晶率，利于连续拉晶。所述方法包括：

向坩埚内装入初始原料，使所述初始原料至所述坩埚上沿的距离小于等于第一预设距离；

形成初始熔体的步骤：提供与所述坩埚的侧壁相对的主加热器和与所述坩埚的底壁相对的副加热器，利用所述主加热器以第一功率加热、利用所述副加热器以第二功率加热，所述第一功率小于所述第二功率，使所述坩埚中的初始原料形成初始熔体；

提拉单晶的步骤：在所述提拉单晶的等径过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料。

可选的，在所述提拉单晶的等径过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料，包括：

在等径过程开始至等径长度小于等于第一预设长度的第一等径过程中，向所述坩埚内投入第一重量的追加原料；所述第一重量大于所述第一等径过程中拉出单晶的重量；

和/或，

在等径长度大于第一预设长度的第二等径过程中，向所述坩埚内投入第二重量的追加原料；所述第二重量小于所述第二等径过程中拉出单晶的重量。

可选的，所述第一重量大于所述第一等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第一重量大于所述第一等径过程中拉出单晶的重量的5％至10％；

所述第二重量小于所述第二等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第二重量小于所述第二等径过程中拉出单晶的重量的2％至10％。

可选的，所述第一预设长度包括：单晶总长度的10％；

所述第二重量包括：第一子重量和/或第二子重量；在等径长度大于第一预设长度的第二等径过程中，向所述坩埚内投入第二重量的追加原料，包括：

在等径长度大于所述第一预设长度、小于第二预设长度的第一子等径过程中，向所述坩埚内投入所述第一子重量的追加原料；所述第一子重量小于所述第一子等径过程中拉出单晶的重量；

和/或，

在等径长度大于所述第二预设长度的第二子等径过程中，向所述坩埚内投入所述第二子重量的追加原料；所述第二子重量小于所述第二子等径过程中拉出单晶的重量。

可选的，所述第二预设长度包括：单晶总长度的90％。

可选的，所述第一子重量小于所述第一子等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第一子重量小于所述第一子等径过程中拉出单晶的重量的2％至5％；

所述第二子重量小于所述第二子等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第二子重量小于所述第二子等径过程中拉出单晶的重量的5％至10％。

可选的，所述第一预设距离小于等于10mm，

在形成所述初始熔体之后、提拉单晶步骤之前，还包括：向所述坩埚内加入补投原料，以及，加热坩埚得到拉晶熔体的步骤，从所述拉晶熔体中开始提拉单晶时，所述拉晶熔体的液面至所述坩埚上沿的距离处于第二预设距离范围。

可选的，所述第二预设距离范围包括：10-40mm。

可选的，得到所述拉晶熔体之后、实施提拉单晶步骤之前，还包括对所述拉晶熔体进行调温的步骤，所述坩埚上方具有热屏，对所述拉晶熔体进行调温时，所述拉晶熔体的液面至所述热屏下沿的距离处于第三预设距离范围内。

可选的，所述第三预设距离包括：10-50mm。

可选的，在所述提拉单晶步骤之前，进行至少一次除杂处理，所述除杂处理，包括：

提供提渣籽晶，使所述提渣籽晶从所述坩埚中提取第一未熔料块；所述第一未熔料块包括：所述原料中的第一杂质；以及，

提取所述坩埚中的第二未熔料块；所述第二未熔料块包括：所述原料中的第二杂质。

可选的，所述第一功率、第二功率包括：40-100kw。

本发明第二方面提供一种单晶炉，所述单晶炉包括：接口，总线，存储器与处理器，所述接口、存储器与处理器通过所述总线相连接，所述存储器用于存储可执行程序，所述处理器被配置为运行所述可执行程序实现前述的拉晶方法的步骤。

本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储可执行程序，所述可执行程序被处理器运行实现如前述的拉晶方法的步骤。

在本发明实施例中，向坩埚内装入初始原料，使所述初始原料至所述坩埚上沿的距离小于等于第一预设距离；形成初始熔体的步骤：提供与所述坩埚的侧壁相对的主加热器和与所述坩埚的底壁相对的副加热器，利用所述主加热器以第一功率加热、利用所述副加热器以第二功率加热，所述第一功率小于所述第二功率，使所述坩埚中的初始原料形成初始熔体；提拉单晶的步骤：在所述提拉单晶的等径过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料。本申请中，一方面，将坩埚内的初始原料装的较满，可以避免没有盛放初始原料的坩埚侧壁干烤变形，同时，主加热器与坩埚侧壁相对设置，而副加热器与坩埚底壁相对设置，由于坩埚侧壁更容易变形，将主加热器的功率设置较小，将副加热器功率设置较大，不仅能够满足熔化初始原料的需求，还能够避免主加热器加热功率过高导致的坩埚侧壁软化变形，进而利于连续拉晶；另一方面，在提拉单晶等径的过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料，熔化上述追加原料，不仅可以从整体上节省停炉以及化料的时间所占的比例，提升加工效率，而且使得熔化上述重量的追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度波动较小，利于晶体成长，利于连续拉晶。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例一中的一种拉晶方法的流程图；

图2示出了本发明实施例提供的一种单晶炉的结构示意图；

图3示出了本发明实施例二的一种拉晶方法的流程图；

图4示出了本发明实施例的一种单晶炉的逻辑结构示意图。

附图标记说明：

1-热屏，11-热屏的下沿，2-保温盖，3-保温桶，4-主加热器，5-副加热器，6-坩埚，61-坩埚的上沿，62-坩埚的侧壁，63-坩埚的底壁，7-下料口，8-拉晶熔体的液面，41-接口、42-处理器、43-存储器，44-总线。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例一中的一种拉晶方法的流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤101，向坩埚内装入初始原料，使所述初始原料至所述坩埚上沿的距离小于等于第一预设距离。

在本发明实施例中，初始原料可以为原生多晶原料等，在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，该第一预设距离可以根据实际需要进行设定，在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，可以通过人工或机械臂等向坩埚内装入初始原料，使得初始原料至坩埚上沿的距离小于等于第一预设距离。即，向坩埚内尽可能多的装入初始原料，使得未盛放初始原料的坩埚部分较少，可以避免对应没有盛放初始原料的坩埚侧壁处干烤变形。

在本发明实施例中，参照图2所示，图2示出了本发明实施例提供的一种单晶炉的结构示意图。图2中，1可以为热屏，2可以为保温盖，3可以为保温筒，4可以为主加热器，5可以为副加热器，6可以为坩埚，61可以为坩埚的上沿，7可以为下料口。可以在炉外完成向坩埚6中加初始原料，也可以直接从下料口7向坩埚6内装入初始原料，直至坩埚6中的初始原料至坩埚上沿61的距离小于等于第一预设距离，则，可以停止装料。

在本发明实施例中，可选的，所述第一预设距离小于等于：10mm。即，向坩埚6内装料，使得初始原料至坩埚上沿61的距离小于等于10mm。使得未盛放初始原料的坩埚部分更少，可以避免对应没有盛放初始原料的坩埚6侧壁处干烤变形。

如，向坩埚6内装入初始原料，直至初始原料至坩埚上沿61的距离为0mm，即，将原料装满坩埚6。

在本发明实施例中，可选的，可以通过仿真模拟，在考虑初始原料之间的空隙以及坩埚容积等情况下，确定出向坩埚内装入初始原料的质量。在本发明实施例中，对此不作具体限定。

例如，若坩埚的尺寸为23寸的情况下，坩埚的高度约为3000mm，在将坩埚装满的情况下，仿真模拟得到装入初始原料的质量可以大致为150kg。

步骤102，形成初始熔体的步骤：提供与所述坩埚的侧壁相对的主加热器和与所述坩埚的底壁相对的副加热器，利用所述主加热器以第一功率加热、利用所述副加热器以第二功率加热，所述第一功率小于所述第二功率，使所述坩埚中的初始原料形成初始熔体。

在本发明实施例中，参照图2所示，62可以为坩埚6的侧壁，63可以为坩埚的底壁，4可以为主加热器，主加热器4与坩埚6的侧壁62相对设置，副加热器5与坩埚6的底壁63相对设置。

在本发明实施例中，可以根据单晶炉的尺寸、加热初始原料的多少等，确定上述第一功率和第二功率，在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，可选的，所述第一功率包括：40-100kw。具体的，主加热器可以以40-100kw之间的第一功率加热坩埚内的初始原料。第二功率也可以包括：40-100kw。即，副加热器也可以以40-100kw之间的第二功率加热坩埚内的初始原料。第二加热功率大于第一加热功率。主加热器在上述第一功率范围下工作，副加热器在上述第二功率范围下工作，不仅能够满足熔料需求，且上述第一加热功率或第二加热功率相对于主加热器或副加热器的满载工作功率差距还较大，有利于主加热器和副加热器使用寿命的延长。

例如，可以用60kw的主加热器和70kw的副加热器，加热坩埚中的初始原料，形成初始熔体。

在本发明实施例中，可以用较小的第一功率的主加热器和较大的第二功率的副加热器，加热坩埚中的初始原料，形成初始熔体。上述第一功率小于上述第二功率。上述第一功率和第二功率之和，需要满足熔化初始原料的需求，具体可以根据坩埚尺寸以及加热初始原料的多少等确定。在本发明实施例中，对上述第一功率和第二功率之和不作具体限定。

例如，上述第一功率和第二功率之和可以为80-200kw，以满足熔化初始原料的需求。

参照图2所示，即，向坩埚6内装入初始原料后，可以用与坩埚6的侧壁62相对的主加热器4和与坩埚6的底壁63相对的副加热器5同时加热坩埚6中初始原料，形成初始熔体。主加热器4的第一功率小于副加热器5的第二功率。主加热器4与坩埚侧壁62相对设置，则，主加热器4与坩埚侧壁62设置较近，而副加热器5与坩埚底壁63相对设置，则，副加热器5与坩埚底壁63设置较近，由于坩埚侧壁更容易变形，将主加热器4的功率设置较小，将副加热器5的功率设置较大，不仅能够满足熔化初始原料的需求，还能够避免主加热器4加热功率过高导致的坩埚侧壁63软化变形。

步骤103，提拉单晶的步骤：在所述提拉单晶的等径过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料。

在本发明实施例中，可以用提粒籽晶等从熔体中提拉单晶，同时，在提拉单晶的等径过程中，根据已经提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料。

参照图2所示，同样可以从上述下料口7向坩埚内投入上述追加原料，在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，在提拉单晶的等径过程中，根据已经提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料，一方面，可以从整体上节省停炉以及化料的时间所占的比例，以提升加工效率；另一方面，已提拉单晶的重量通常能够体现等径过程中，拉晶速度、以及成晶特性等，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料，能够充分考虑拉晶特性等，使得熔化上述重量的追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长，进而利于连续拉晶。

在本发明实施例中，可选的，在拉晶之前或拉晶过程中，需要调整或设置适于拉晶的拉晶环境。该拉晶环境可以包括：单晶炉内的温度、单晶炉内的气压、提粒籽晶的转速、坩埚的转速等，在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，可以在上述单晶炉的环境符合拉晶环境的情况下，用提粒籽晶从熔体中提拉单晶。

在本发明实施例中，向坩埚内装入初始原料，使所述初始原料至所述坩埚上沿的距离小于等于第一预设距离；形成初始熔体的步骤：提供与所述坩埚的侧壁相对的主加热器和与所述坩埚的底壁相对的副加热器，利用所述主加热器以第一功率加热、利用所述副加热器以第二功率加热，所述第一功率小于所述第二功率，使所述坩埚中的初始原料形成初始熔体；提拉单晶的步骤：在所述提拉单晶的等径过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料。

本申请中，一方面，将坩埚内的初始原料装的较满，可以避免没有盛放初始原料的坩埚侧壁干烤变形，同时，主加热器与坩埚侧壁相对设置，而副加热器与坩埚底壁相对设置，由于坩埚侧壁更容易变形，将主加热器的功率设置较小，将副加热器功率设置较大，不仅能够满足熔化初始原料的需求，还能够避免主加热器加热功率过高导致的坩埚侧壁变形，进而利于连续拉晶。另一方面，在提拉单晶等径的过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料，熔化上述追加原料，不仅可以从整体上节省停炉以及化料的时间所占的比例，提升加工效率，而且使得熔化上述重量的追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长，利于连续拉晶。

实施例二

参照图3，图3示出了本发明实施例二的一种拉晶方法的流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤201，向坩埚内装入初始原料，使所述初始原料至所述坩埚上沿的距离小于等于第一预设距离。

步骤202，形成初始熔体的步骤：提供与所述坩埚的侧壁相对的主加热器和与所述坩埚的底壁相对的副加热器，利用所述主加热器以第一功率加热、利用所述副加热器以第二功率加热，所述第一功率小于所述第二功率，使所述坩埚中的初始原料形成初始熔体。

在本发明实施例中，该步骤201和步骤202可以分别参照上述步骤101和步骤102，为了避免重复，此处不再赘述。

步骤203，向所述坩埚内加入补投原料，以及，加热坩埚得到拉晶熔体的步骤，从所述拉晶熔体中开始提拉单晶时，所述拉晶熔体的液面至所述坩埚上沿的距离处于第二预设距离范围。

在本发明实施例中，在上述步骤203之前，可以通过单晶炉的视觉测量等手段，检测初始熔体的液面至坩埚上沿的距离。在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，由于装入坩埚中的初始原料通常为块状料，则，初始原料之间的空隙不可避免等，使得熔化形成的初始熔体液面通常低于熔化前初始原料的高度，为了进一步避免没有盛放初始熔体的坩埚侧壁部分干烤变形，在得到上述初始熔体之后，可以向坩埚内加入补投原料，并加热坩埚得到拉晶熔体，从拉晶熔体中开始提拉单晶时，使得拉晶熔体的液面至坩埚上沿61的距离处于第二预设距离范围，使得拉晶熔体的液面与坩埚上沿61的距离较小，能够避免后续拉晶过程中，坩埚干烤变形。

在本发明实施例中，该第二预设距离范围通常根据实际需要进行设定，具体可以以拉晶熔体不会从坩埚内溅洒，且未盛放拉晶熔体的坩埚侧壁尽可能的小为原则，确定上述第二预设距离范围，在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，可选的，所述第二预设距离包括：10-40mm。即，在形成初始熔体后，可以向坩埚6内加入补投原料，加热坩埚得到拉晶熔体，使得拉晶熔体的液面8至坩埚上沿61的距离h处于10-40mm范围内。一方面，熔化补投原料后，拉晶熔体的液面8不至于太高，能够避免拉晶熔体从坩埚内洒出，另一方面，熔化补投原料后，未盛放拉晶熔体的坩埚侧壁较少，进而能够进一步避免没有盛放拉晶熔体的坩埚侧壁部分在后续工艺工程中干烤变形。

在本发明实施例中，上述加热坩埚得到拉晶熔体的过程中，还可以用功率较小的主加热器和功率较大的副加热器同时加热，以尽快熔化上述补投原料，且尽量避免坩埚侧壁变形。在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，可选的，上述步骤203可以执行一次或重复执行多次，进而尽可能的避免未盛放拉晶熔体的坩埚侧壁较多，以进一步减少未盛放拉晶熔体的坩埚侧壁，在后续工艺工程中变形，在本发明实施例中，对此不作具体限定。

步骤204，进行至少一次除杂处理。

其中，所述除杂处理，包括：提供提渣籽晶，使所述提渣籽晶从所述坩埚中提取第一未熔料块；以及提取所述坩埚中的第二未熔料块。所述第一未熔料块包括：所述原料中的第一杂质；所述第二未熔料块包括：所述原料中的第二杂质。

在本发明实施例中，可能会存在一些不熔或难熔于上述拉晶熔体的固体杂质或气体杂质等，可以对上述坩埚进行至少一次除杂处理，以减少坩埚中的固体杂质或气体杂质等。

具体的，针对固体杂质，可以设置有提渣籽晶，该提渣籽晶可以为新的籽晶或未使用的籽晶，或者该提渣籽晶还可以为废旧籽晶等，通过使用废旧籽晶作为提渣籽晶，可以很大程度地，降低成本。通过调整上述提渣籽晶与拉晶熔体的相对距离，使得提渣籽晶和拉晶熔体接触，将上述固体杂质粘接在上述提渣籽晶上，将粘接有固体杂质的提渣籽晶与拉晶熔体分离，将拉晶熔体中的固体杂质，进行提取。在本发明实施例中，对此不作具体限定。

针对气体杂质等，可以通过为单晶炉或炉体换气等，将上述气体杂质排出坩埚。

如，可以通过减小单晶炉的气压，使得拉晶熔体鼓泡等，使得气体杂质从拉晶熔体中充分逸出，通过向单晶炉中通入惰性气体等，在上述惰性气体的吹拂下，将上述气体杂质排出坩埚。该气体杂质可以为氧化硅气体、氧气等。在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，通过对拉晶熔体、坩埚或单晶炉进行至少一次除杂处理，进而拉晶熔体、坩埚及单晶炉中的杂质含量大大降低，易于成晶、极大的减小了断棱概率等，使得单晶硅成品率上升。

在本发明实施例中，初始原料或补投原料中的固体杂质通常不熔或难熔于上述拉晶熔体中。该第一杂质或第一未熔料块可以为初始原料或补投原料中不熔或难熔的固体杂质，该第一杂质或第一未熔料块主要可以为初始原料或补投原料中在原料熔化的温度下不熔的固体杂质。在本发明实施例中，对此不作具体限定。

具体的，可以改变提渣籽晶和坩埚的相对距离，使得提渣籽晶和坩埚中的第一未熔料块接触，并进一步减小提渣籽晶和坩埚的相对距离，使得提渣籽晶带动该第一未熔料块一同没入该拉晶熔体中，静置预设时间段后，使得第一未熔料块粘接在上述提渣籽晶上，然后可以增大提渣籽晶和坩埚的相对距离。例如，将坩埚保持不动，提升提渣籽晶，将粘接有第一未熔料块的提渣籽晶与上述拉晶熔体分离，进而从拉晶熔体中提取出第一未熔料块。该预设时间段可以根据实际情况，进行设定等，在本发明实施例中，对此不作具体限定。或者，减小提渣籽晶与坩埚的相对距离，使得坩埚内的第一未熔料块粘接在上述提渣籽晶上，增大提渣籽晶和坩埚的相对距离，将粘接有第一未熔料块的提渣籽晶与坩埚分离，进而从坩埚中提取出第一未熔料块。

在本发明实施例中，基于上述炉体内的提渣籽晶提取上述拉晶熔体、坩埚中的第一未熔料块的步骤可以执行一次，也可以执行多次，进而可以尽可能的提取出该原料中的第一杂质。

在本发明实施例中，在提取了上述第一未熔料块之后，由于初始原料或补投原料中的杂质通常为在原料熔化的温度下不熔或难熔于拉晶熔体的，因此，可以对上述拉晶熔体冷却以析出第二未熔料块，该第二未熔料块可以包括：上述原料中的第二杂质。该第二杂质可以主要为在原料熔化的温度下难熔于拉晶熔体的杂质。在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，可以基于上述炉体内的提渣籽晶提取上述拉晶熔体或坩埚中的第二未熔料块，或者，对上述提渣籽晶进行清理，以提取上述拉晶熔体或坩埚中的第二未熔料块，或者选择新的籽晶，提取上述拉晶熔体或坩埚中的第二未熔料块等。在本发明实施例中，对此不作具体限定。

具体的，可以使拉晶熔体适当冷却以析出第二未熔料块，可以改变提渣籽晶和坩埚的相对距离，使得提渣籽晶和坩埚中的第二未熔料块接触，并进一步减小提渣籽晶和坩埚的相对距离，使得提渣籽晶带动该第二未熔料块一同没入该拉晶熔体中，静置预设时段后，使得第二未熔料块粘接在上述提渣籽晶上，然后可以增大提渣籽晶和坩埚的相对距离，将粘接有第二未熔料块的提渣籽晶与上述拉晶熔体分离，进而从拉晶熔体中提取出第二未熔料块。该预设时段可以根据实际情况，进行设定等，例如，该预设时间段可以为3-5s等，在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，从坩埚中提取第二未熔料块的步骤同样可以执行一次，也可以执行多次，进而可以尽可能的提取出该原料中的第二杂质。

在本发明实施例中，需要说明的是上述对拉晶熔体冷却以析出第二未熔料块的过程中，上述拉晶熔体中，硅原料还是需要以熔液的形式存在。

步骤205，对所述拉晶熔体进行调温的步骤，所述坩埚上方具有热屏，对所述拉晶熔体进行调温时，所述拉晶熔体的液面至所述热屏下沿的距离处于第三预设距离范围内。

在本发明实施例中，参照图2所示，坩埚6的上方设置有热屏1，得到的拉晶熔体的温度可能会稍高于或稍低于拉晶的适宜温度，可以通过调整坩埚的位置，使得上述拉晶熔体的液面至热屏下沿为第三预设距离范围内，以使上述拉晶熔体的温度利于晶体生长。

具体的，为了对拉晶熔体的温度进行较为准确的调整，以适宜晶体生长，参照图2，可以通过调整坩埚6的位置，使得拉晶熔体的液面8至热屏下沿11的距离为第三预设距离d范围内，准确调整拉晶熔体的温度，且不会引起拉晶熔体较大的温度振荡。以使上述拉晶熔体的温度利于晶体生长。

在本发明实施例中，该第三预设距离可以根据利于晶体生长的拉晶熔体的温度等进行确定。在本发明实施例中，对此不作具体限定。

如，若将拉晶熔体的液面8与热屏下沿11的距离调整的太近，则，通入的氩气对拉晶熔体的液面影响较大，使得拉晶熔体的温度偏低，晶体的肩部生长较慢，不利于晶体生长。若将拉晶熔体的液面8与热屏下沿11的距离调整的太远，则，晶体的肩部生长较块，容易断棱等，也不利于晶体生长。可以将拉晶熔体的液面8与热屏下沿11的距离d调整为上述第三预设距离，使得拉晶熔体的温度适宜晶体的生长，晶体的肩部生长速度合适，进而有利于拉晶。

在本发明实施例中，拉晶熔体利于晶体生长的温度可以为1420℃左右。在本发明实施例中，对此不作具体限定。

在本发明实施例中，可选的，所述第三预设距离包括：10-50mm。也就是说，可以调整坩埚6的位置，使得拉晶熔体的液面8至热屏下沿11的距离d为第三预设距离10-50mm，如，调整坩埚6的位置，使得拉晶熔体的液面8至热屏下沿11的距离d为35mm，则，拉晶熔体的温度为适宜晶体生长的温度，进而可以使拉晶熔体的温度利于晶体生长。

步骤206，提拉单晶的步骤：在等径过程开始至等径长度小于等于第一预设长度的第一等径过程中，向所述坩埚内投入第一重量的追加原料；所述第一重量大于所述第一等径过程中拉出单晶的重量；和/或，在等径长度大于第一预设长度的第二等径过程中，向所述坩埚内投入第二重量的追加原料；所述第二重量小于所述第二等径过程中拉出单晶的重量。

在本发明实施例中，等径过程开始至等径长度小于等于第一预设长度的第一等径过程，可以为等径前期的过程。等径前期的过程中，通常平均拉晶速度较小，为了提升拉晶速度，可以向坩埚中加入大于该第一等径过程中拉出单晶的重量的第一重量的追加原料，由于加入的追加原料比拉出单晶的重量大，则，熔化该加入追加原料需要的热量大于该过程中拉出单晶释放的热量，在其它条件不变的情况下，则，拉晶熔体的温度会较小程度的降低，而，等径前期，拉晶熔体温度较小程度的降低，有利于提升拉晶速度。

如，等径前期，若平均拉晶速度为1.0mm/min(毫米每分钟)，正常的拉晶速度为1.2mm/min，则，需要适当的提升拉晶速度。若，等径前期提拉单晶的速度为：5.08kg/h(千克每小时)，则，等径前期，加入追加原料的速度可以高于5.08kg/h，以提升拉晶速度。

在本发明实施例中，可选的，所述第一预设长度包括：单晶总长度的10％。即，在等径开始至等径至单晶总长度的10％的过程可以为第一等径过程，也就是等径前期。

如，单晶的总长度若为3000mm，则该第一预设长度可以为：单晶的长度为300mm。该第一等径过程可以为：等径过程开始至等径长度小于等于300mm的等径过程。

在本发明实施例中，可选的，所述第一重量大于所述第一等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第一重量大于所述第一等径过程中拉出单晶的重量的5％至10％。具体的，在等径前期为了较快地提升拉晶速度，加入的追加原料的重量可以为该第一等径过程中拉出单晶重量的105％至110％。

若，等径前期提拉单晶的速度为：5.08kg/h(千克每小时)，则，等径前期，加入的追加原料的速度可以为5.334kg/h至5.588kg/h，以较快地提升拉晶速度。如，上述第一重量可以为：5.49kg/h。

在本发明实施例中，在等径长度大于第一预设长度的第二等径过程可以为等径前期之后的等径过程。如，单晶的总长度若为3000mm，若该第一预设长度为：单晶的长度为300mm。该第二等径过程可以为：等径长度大于300mm的等径过程。即，等径长度大于300mm至等径长度为3000mm的等径过程。

在等径前期之后的第二等径过程中，向坩埚中加入小于该第二等径过程中拉出单晶的重量的第二重量的追加原料，则，拉晶熔体液面在坩埚中并不是保持在同一位置，而是不断变化的，如，拉晶熔体液面可以为逐渐下降。而，拉晶熔体液面位置处的坩埚更容易被腐蚀，腐蚀的坩埚会作为杂质进入拉晶熔体，使得不易成晶。在第二等径过程中，通过向坩埚中加入小于该第二等径过程中拉出单晶的重量的第二重量的原料，使得拉晶熔体液面在坩埚中不断变化，进而不会对坩埚的同一位置不停腐蚀，进而不会向拉晶熔体中带入更多杂质，有利于拉晶。同时，第二等径过程中向坩埚内加入的追加原料的第二重量低于该第二等径过程中拉出单晶的重量，在其他条件不变的情况下，拉出单晶释放的热量大于加入的上述第二重量的追加原料熔化所需要的热量，则，有利于加入的第二重量的追加原料快速熔化，以较快地补充第二等径过程中逐渐减少的拉晶熔体。且，由于拉出单晶释放的热量，大于加入的上述第二重量的追加原料熔化所需要的热量，则，熔化上述第二重量的追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长，进而利于拉晶。

如，第二等径过程，若平均拉晶速度为1.1mm/min(毫米每分钟)，若，第二等径过程拉单晶的速度为：5.59kg/h(千克每小时)，则，第二等径过程，加入追加原料的速度可以小于5.59kg/h，进而不会对坩埚的同一位置不停腐蚀，不会向拉晶熔体中带入更多杂质，有利于拉晶，同时，有利于加入的第二重量的追加原料快速熔化，以较快地补充第二等径过程逐渐减少的拉晶熔体，且，熔化上述第二重量的追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长，进而利于拉晶。

在本发明实施例中，可选的，所述第二重量小于所述第二等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第二重量小于所述第二等径过程中拉出单晶的重量的2％至10％。如，在第二等径过程为了避免向拉晶熔体中带入较少的杂质，快速熔化追加原料，且利于拉晶，加入的追加原料的重量可以为该第二等径过程中拉出单晶重量的90％至98％。

若，第二等径过程的拉晶速度为：5.59kg/h(千克每小时)，则，第二等径过程，加入的追加原料的速度可以为5.03kg/h至5.48kg/h，以较快地提升拉晶速度。如，上述第一重量可以为：5.49kg/h，以避免向拉晶熔体中带入较少的杂质，快速熔化追加原料，且利于拉晶。

在本发明实施例中，可选的，所述第二重量包括：第一子重量和/或第二子重量；在等径长度大于第一预设长度的第二等径过程中，向所述坩埚内投入第二重量的追加原料，包括：在等径长度大于所述第一预设长度、小于第二预设长度的第一子等径过程中，向所述坩埚内投入所述第一子重量的追加原料；所述第一子重量小于所述第一子等径过程中拉出单晶的重量；和/或，在等径长度大于所述第二预设长度的第二子等径过程中，向所述坩埚内投入所述第二子重量的追加原料；所述第二子重量小于所述第二子等径过程中拉出单晶的重量。

具体的，第二等径过程还可以划分为第一子等径过程和第二子等径过程。从整体拉晶进程先后顺序来看，第一子等径过程可以为等径的中期，第二子等径过程可以为等径的后期。第一子等径过程可以为：等径长度大于第一预设长度、小于第二预设长度的等径过程。第二子等径过程可以为：等径长度大于第二预设长度的等径过程。可选的，所述第一预设长度包括：单晶总长度的10％；所述第二预设长度包括：单晶总长度的90％。如，单晶的总长度若为3000mm，第一子等径过程可以为：等径过程中单晶的长度从300mm至2700mm的等径过程。第二子等径过程可以为：等径过程中单晶的长度从2700mm至3000mm的等径过程。

在本发明实施例中，第一子等径过程可以为等径中期的过程。第一子等径过程中，向坩埚中加入小于该过程中拉出单晶的重量的第一子重量的追加原料，则，拉晶熔体液面在坩埚中并不是保持在同一位置，而是不断变化的，如，拉晶熔体液面可以为逐渐下降。而，拉晶熔体液面位置处的坩埚更容易被腐蚀，腐蚀的坩埚会作为杂质进入熔体，使得不易成晶。在第一子等径过程，通过向坩埚中加入低于该过程中拉出单晶的重量的第一子重量的追加原料，使得拉晶熔体液面在坩埚中不断变化，进而不会对坩埚的同一位置不停腐蚀，进而不会向拉晶熔体中带入更多杂质，有利于拉晶。同时，第一子等径过程向坩埚内加入的追加原料的第一子重量低于第一子等径过程拉出单晶的重量，在其他条件不变的情况下，拉出单晶释放的热量大于加入的上述第一子重量的追加原料熔化所需要的热量，则，有利于加入的第一子重量的追加原料快速熔化，以较快地补充第一子等径过程逐渐减少的拉晶熔体。且，由于拉出单晶释放的热量，大于加入的上述第一子重量的追加原料熔化所需要的热量，则，熔化上述第一子重量的追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长，进而利于拉晶。

如，第一子等径过程，若平均拉晶速度为1.2mm/min(毫米每分钟)，若，第一子等径过程提拉单晶的速度为：6.10kg/h(千克每小时)，则，第一子等径过程，加入追加原料的速度可以小于6.10kg/h，进而不会对坩埚的同一位置不停腐蚀，不会向拉晶熔体中带入更多杂质，有利于拉晶，同时，有利于加入的第一子重量的追加原料快速熔化，以较快地补充第一子等径过程逐渐减少的拉晶熔体，且，熔化上述第一子重量的追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长，进而利于拉晶。

在本发明实施例中，可选的，所述第一子重量小于所述第一子等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第一子重量小于所述第一子等径过程中拉出单晶的重量的2％至5％。具体的，在第一子等径过程为了不对坩埚的同一位置不停腐蚀，有利于加入的追加原料快速熔化，且，熔化加入追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长，加入追加原料的重量可以为第一子等径过程中拉出单晶的95％至98％。

若，第一子等径过程提拉单晶的速度为：6.10kg/h(千克每小时)，则，第一子等径过程，加入原料的速度可以为5.795kg/h至5.978kg/h，进而不对坩埚的同一位置不停腐蚀，有利于加入追加原料快速熔化，且，熔化加入的追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长。如，上述第一子重量可以为：5.91kg/h。

在本发明实施例中，第二子等径过程可以为等径后期的过程。第二子等径过程中，向坩埚中加入小于第二子等径过程中拉出单晶的重量的第二子重量的原料，则，拉晶熔体液面在坩埚中并不是保持在同一位置，而是不断变化的，如，拉晶熔体液面可以为逐渐下降。而，拉晶熔体液面位置处的坩埚更容易被腐蚀，腐蚀的坩埚会作为杂质进入拉晶熔体，使得不易成晶。在第二子等径过程，通过向坩埚中加入小于第二子等径过程中拉出单晶的重量的第二子重量的原料，使得拉晶熔体液面在坩埚中不断变化，进而不会对坩埚的同一位置不停腐蚀，进而不会向拉晶熔体中带入更多杂质，有利于拉晶。同时，第二子等径过程向坩埚内加入的追加原料的第二子重量低于第二子等径过程拉出单晶的重量，在其他条件不变的情况下，拉出单晶释放的热量大于加入的上述第二子重量的追加原料熔化所需要的热量，则，有利于加入的第二子重量的追加原料快速熔化，以较快地补充等径后期逐渐减少的拉晶熔体。且，由于拉出单晶释放的热量，大于加入的上述第二子重量的追加原料熔化所需要的热量，则，熔化上述第二子重量的追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长，进而利于拉晶。

如，第二子等径过程，若平均拉晶速度为1.0mm/min(毫米每分钟)，若，第二子等径过程提拉单晶的速度为：5.08kg/h(千克每小时)，则，第二子等径过程，加入的追加原料的速度可以小于5.08kg/h，进而不会对坩埚的同一位置不停腐蚀，不会向拉晶熔体中带入更多杂质，有利于拉晶，同时，有利于加入的第二子重量的追加原料快速熔化，以较快地补充等径后期逐渐减少的拉晶熔体，且，熔化上述第二子重量的原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长，进而利于拉晶。

在本发明实施例中，可选的，所述第二子重量小于所述第二子等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第二子重量小于所述第二子等径过程中拉出单晶的重量的5％至10％。具体的，在等径后期为了不对坩埚的同一位置不停腐蚀，进一步快速熔化追加原料，且，熔化加入追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长，加入追加原料的重量可以为第二子等径过程中拉出单晶的90％至95％。

若，第二子等径过程提拉单晶的速度为：5.08kg/h(千克每小时)，则，第二子等径过程，加入的追加原料的速度可以为4.572kg/h至4.826kg/h，进而不对坩埚的同一位置持续腐蚀，进一步快速熔化追加原料，且，熔化加入追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长。如，上述第二子重量可以为：4.67kg/h。

在本发明实施例中，所述第一预设长度包括：单晶总长度的10％；所述第二预设长度包括：单晶总长度的90％通过拉出单晶的长度即可以准确控制不同阶段加入追加原料的重量，利于成晶和拉晶。

在本发明实施例中，通过对等径过程进行细分，不同的等径过程加入的追加原料，充分考虑拉出各个等径阶段的特点，有针对性地精准控制不同阶段的加料重量，使得各个阶段均利于成晶和拉晶。

在本发明实施例中，向坩埚内装入初始原料，使所述初始原料至所述坩埚上沿的距离小于等于第一预设距离；形成初始熔体的步骤：提供与所述坩埚的侧壁相对的主加热器和与所述坩埚的底壁相对的副加热器，利用所述主加热器以第一功率加热、利用所述副加热器以第二功率加热，所述第一功率小于所述第二功率，使所述坩埚中的初始原料形成初始熔体；提拉单晶的步骤：在所述提拉单晶的等径过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料。本申请中，一方面，将坩埚内的初始原料装的较满，可以避免没有盛放初始原料的坩埚侧壁干烤变形，同时，主加热器与坩埚侧壁相对设置，而副加热器与坩埚底壁相对设置，由于坩埚侧壁更容易变形，将主加热器的功率设置较小，将副加热器功率设置较大，不仅能够满足熔化初始原料的需求，还能够避免主加热器加热功率过高导致的坩埚侧壁变形，进而利于连续拉晶；另一方面，在提拉单晶等径的过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料，熔化上述追加原料，不仅可以从整体上节省停炉以及化料的时间所占的比例，提升加工效率，而且使得熔化上述重量的追加原料，对晶体成长或拉晶引起的温度振荡较小，利于晶体成长，利于连续拉晶。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定都是本申请实施例所必须的。

图4示出了本发明实施例的一种单晶炉的逻辑结构示意图。如图4所示，本发明实施例提供的种单晶炉可以包括：接口41、处理器42、存储器43及总线44；其中，所述总线44，用于实现所述接口41、所述处理器42和所述存储器43之间的连接通信；所述存储器43存储有可执行程序，所述处理器42，用于执行所述存储器43中存储的可执行程序，以实现如图1或图3，实施例一或实施例二中的拉晶方法的步骤，并能达到相同或相似的效果，为了避免重复，此处不再赘述。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个可执行程序，所述一个或者多个可执行程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如图1或图3，实施例一或实施例二中的拉晶方法的步骤，并能达到相同或相似的效果，为了避免重复，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (14)

1.一种拉晶方法，其特征在于，所述方法包括：

向坩埚内装入初始原料，使所述初始原料至所述坩埚上沿的距离小于等于第一预设距离；

形成初始熔体的步骤：提供与所述坩埚的侧壁相对的主加热器和与所述坩埚的底壁相对的副加热器，利用所述主加热器以第一功率加热、利用所述副加热器以第二功率加热，所述第一功率小于所述第二功率，使所述坩埚中的初始原料形成初始熔体；

提拉单晶的步骤：在所述提拉单晶的等径过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述提拉单晶的等径过程中，根据已提拉单晶的重量，向坩埚内投入追加原料，包括：

在等径过程开始至等径长度小于等于第一预设长度的第一等径过程中，向所述坩埚内投入第一重量的追加原料；所述第一重量大于所述第一等径过程中拉出单晶的重量；

和/或，

在等径长度大于第一预设长度的第二等径过程中，向所述坩埚内投入第二重量的追加原料；所述第二重量小于所述第二等径过程中拉出单晶的重量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一重量大于所述第一等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第一重量大于所述第一等径过程中拉出单晶的重量的5％至10％；

所述第二重量小于所述第二等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第二重量小于所述第二等径过程中拉出单晶的重量的2％至10％。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一预设长度包括：单晶总长度的10％；

所述第二重量包括：第一子重量和/或第二子重量；在等径长度大于第一预设长度的第二等径过程中，向所述坩埚内投入第二重量的追加原料，包括：

在等径长度大于所述第一预设长度、小于第二预设长度的第一子等径过程中，向所述坩埚内投入所述第一子重量的追加原料；所述第一子重量小于所述第一子等径过程中拉出单晶的重量；

和/或，

在等径长度大于所述第二预设长度的第二子等径过程中，向所述坩埚内投入所述第二子重量的追加原料；所述第二子重量小于所述第二子等径过程中拉出单晶的重量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述第二预设长度包括：单晶总长度的90％。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一子重量小于所述第一子等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第一子重量小于所述第一子等径过程中拉出单晶的重量的2％至5％；

所述第二子重量小于所述第二子等径过程中拉出单晶的重量包括：所述第二子重量小于所述第二子等径过程中拉出单晶的重量的5％至10％。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一预设距离小于等于10mm，

在形成所述初始熔体之后、提拉单晶步骤之前，还包括：向所述坩埚内加入补投原料，以及，加热坩埚得到拉晶熔体的步骤，从所述拉晶熔体中开始提拉单晶时，所述拉晶熔体的液面至所述坩埚上沿的距离处于第二预设距离范围。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二预设距离范围包括：10-40mm。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，得到所述拉晶熔体之后、实施提拉单晶步骤之前，还包括对所述拉晶熔体进行调温的步骤，所述坩埚上方具有热屏，对所述拉晶熔体进行调温时，所述拉晶熔体的液面至所述热屏下沿的距离处于第三预设距离范围内。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第三预设距离包括：10-50mm。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述提拉单晶步骤之前，进行至少一次除杂处理，所述除杂处理，包括：

提供提渣籽晶，使所述提渣籽晶从所述坩埚中提取第一未熔料块；所述第一未熔料块包括：所述原料中的第一杂质；以及，

提取所述坩埚中的第二未熔料块；所述第二未熔料块包括：所述原料中的第二杂质。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一功率、第二功率包括：40-100kw。

13.一种单晶炉，其特征在于，所述单晶炉包括：接口，总线，存储器与处理器，所述接口、存储器与处理器通过所述总线相连接，所述存储器用于存储可执行程序，所述处理器被配置为运行所述可执行程序实现如权利要求1至12中任一项所述的拉晶方法的步骤。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储可执行程序，所述可执行程序被处理器运行实现如权利要求1至12中任一项所述的拉晶方法的步骤。

Images