CN112853476B - 一种提高大尺寸直拉单晶效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种提高直拉单晶效率的方法，所述直拉单晶包括缓降温，在缓降温时，对应不同的晶体位置区间，设置不同的取段慢速以及慢速提升时间，且在不进行复投的缓降温基础上，对应不同的晶体位置区间，单晶炉主室内设置不同的熔硅功率，且晶体位置区间相对较低的单晶，其取段慢速相对较快，慢速提升时间相对较短，所述熔硅功率相对较低，晶体位置区间相对较高的单晶则相反，如此，减少了一些短单晶不必要的多余缓降温时间，从而大大提高了生产效率，而且减少了气体用量以及耗电量，从而降低了生产成本。

Description

一种提高大尺寸直拉单晶效率的方法

技术领域

本发明涉直拉法生长单晶硅技术领域，尤其涉及一种提高大尺寸直拉单晶效率的方法。

背景技术

直拉法生长单晶是目前生产单晶最广泛的应用技术，目前的拉单晶过程中，不管是正常取段，还是异常断苞，也不管正常取段以及异常断苞时晶体的位置区间（从晶体的位置区间判断晶棒的长度），其进行缓降温的工艺是一样的，即取段慢速（即取段或断苞后晶棒往上移动的速度）、慢速提升时间（即取段或断苞后晶棒往上移动的时间）都保持不变，而该些参数是按照正常取段时晶棒为设定长度（即设定晶体位置区间）来设定的，且因为缓降温工艺不变，单晶炉主室内对应的熔硅功率也保持不变。举例说，如果以正常取段时晶体位置区间X-Ymm为基准，设定取段慢速为Amm/h，慢速提升时间为Bmin，按照该设定，拉单晶时，当晶体位置区间为X-Ymm时，单晶正常取段，然后晶棒会按照Amm/h的速度被拉动往上提升，且提升Bmin之后进行隔离，且在此期间，熔硅功率保持不变。

上述方式存在以下不足：

1、拉单晶过程中，并不能保证一定能按照设定值正常取段，有可能期间会出现断苞、不到设定值就取段的异常情况发生，而断苞或者异常取段后的单晶长度，即对应的晶体位置区间是没到设定值的，对应的，该些晶棒的慢速提升时间肯定要少于设定的Bmin，如果还是按照一样的设定值Bmin，则明显是浪费时间，而对于大尺寸单晶来说，需要更长时间降温，即是说慢速提升时间设定更长，如此一来，浪费的时间更多，从而拉单晶效率低；

2、在拉单晶过程中，单晶炉内一直保持充入惰性气体（如氩气）的状态，也就是说，拉单晶所用的时间越长，气体用量越多，从而生产成本越高。

而随着光伏平价上网的推进，光伏行业正面临着巨大的成本压力，这就要求在保证产品品质的前提下，不断降低产品成本。

发明内容

本发明的目的在于提供提高大尺寸直拉单晶效率的方法，其还可降低生产成本。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种提高直拉单晶效率的方法，所述直拉单晶包括缓降温，在缓降温时，对应不同的晶体位置区间，设置不同的取段慢速以及慢速提升时间，且在不进行复投的缓降温基础上，对应不同的晶体位置区间，单晶炉主室内设置不同的熔硅功率。

任意两对应不同晶体位置区间的单晶中，晶体位置区间相对较低的单晶与另一单晶相比较，晶体位置区间相对较低的单晶对应的取段慢速相对较快，对应的慢速提升时间相对较短，对应的所述熔硅功率相对较低。

当晶体位置区间为0-800mm时，所述取段慢速设置为320-500mm/h，所述慢速提升时间设置为32-48min。

当晶体位置区间为0-800mm时，所述取段慢速设置为400mm/h，所述慢速提升时间设置为40min，所述熔硅功率设置为5kw。

当晶体位置区间为800-1500mm时，所述取段慢速设置为330-500mm/h，所述慢速提升时间设置为55-70min。

当晶体位置区间为800-1500mm时，所述取段慢速设置为400mm/h，所述慢速提升时间设置为60min，所述熔硅功率设置为6kw。

当晶体位置区间为1500-2300mm时，所述取段慢速设置为330-450mm/h，所述慢速提升时间设置为80-100min。

当晶体位置区间为1500-2300mm时，所述取段慢速设置为380mm/h，所述慢速提升时间设置为90min，所述熔硅功率设置为7kw。

当晶体位置区间为2300-3000mm时，所述取段慢速设置为300-450mm/h，所述慢速提升时间设置为105-120min；优选的，当晶体位置区间为2300-3000mm时，所述取段慢速设置为350mm/h，所述慢速提升时间设置为120min，所述熔硅功率设置为8kw。

当晶体位置区间为3000-3500mm时，所述取段慢速设置为280-400mm/h，所述慢速提升时间设置为110-120min；优选的，当晶体位置区间为3000-3500mm时，所述取段慢速设置为320mm/h，所述慢速提升时间设置为120min，所述熔硅功率设置为9kw。

本发明的有益效果为：

本发明根据不同的单晶位置区间采用不同的缓降温工艺，即根据不同的单晶长度采用不同的取段慢速以及慢速提升时间，并搭配不同的熔硅功率，越长的单晶，其取段慢速越慢，慢速提升时间越长，熔硅功率越大，越短的单晶则相反，如此设置，能取得以下有益技术效果：

1、因为断苞或者异常取段等情况造成的较短的单晶，相对传统的固定参数设置，其取段慢速快，慢速提升时间短，从而大大缩短了拉单晶时间，如此，不但提高了拉单晶的效率，还减少了气体用量以及耗电量，从而大大降低了生产成本；

2、越长的单晶，其取段慢速越慢，慢速提升时间越长，越短的单晶则相反，如此，从而可以保证不同的单晶都能达到预期的降温效果，从而保证单晶的质量；

3、在不进行复投的缓降温基础上搭配不同的熔硅功率设置，从而可以防止升温过头或者升温不够而影响下一工序的情况产生，从而保证进一步保证单晶的质量。

具体实施方法

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合具体实施方法对本发明作进一步的详细说明。

本发明公开了一种提高大尺寸直拉单晶效率的方法，所述直拉单晶包括缓降温，在缓降温时，对应不同的晶体位置区间，设置不同的取段慢速以及慢速提升时间，且在不进行复投的缓降温基础上，对应不同的晶体位置区间，单晶炉主室内设置不同的熔硅功率。

任意两对应不同晶体位置区间的单晶中，晶体位置区间相对较低的单晶与另一单晶相比较，晶体位置区间相对较低的单晶对应的取段慢速相对较快，对应的慢速提升时间相对较短，对应的所述熔硅功率相对较低。反之，晶体位置区间相对较高的单晶，其取段慢速相对较慢，慢速提升时间相对较长，所述熔硅功率相对较高。

当晶体位置区间为0-800mm时，所述取段慢速设置为320-500mm/h，所述慢速提升时间设置为32-48min；当晶体位置区间为800-1500mm时，所述取段慢速设置为330-500mm/h，所述慢速提升时间设置为55-70min；当晶体位置区间为800-1500mm时，所述取段慢速设置为400mm/h，所述慢速提升时间设置为60min，所述熔硅功率设置为6kw；当晶体位置区间为1500-2300mm时，所述取段慢速设置为330-450mm/h，所述慢速提升时间设置为80-100min；当晶体位置区间为2300-3000mm时，所述取段慢速设置为300-450mm/h，所述慢速提升时间设置为105-120min；当晶体位置区间为3000-3500mm时，所述取段慢速设置为280-400mm/h，所述慢速提升时间设置为110-120min。

对应不同的晶体位置区间，所述取段慢速、慢速提升时间以及单晶炉主室内的熔硅功率的较佳值设置如下：

从上表可以看出：

优选的，当晶体位置区间为0-800mm时，所述取段慢速设置为400mm/h，

所述慢速提升时间设置为40min，所述熔硅功率设置为5kw；当晶体位置区间为1500-2300mm时，所述取段慢速设置为380mm/h，所述慢速提升时间设置为90min，所述熔硅功率设置为7kw；当晶体位置区间为2300-3000mm时，所述取段慢速设置为350mm/h，所述慢速提升时间设置为120min，所述熔硅功率设置为8kw；当晶体位置区间为3000-3500mm时，所述取段慢速设置为320mm/h，所述慢速提升时间设置为120min，所述熔硅功率设置为9kw。

举例说明，假设为避免缓降温时间不够而引起单晶质量不佳，传统缓降温固定设置取段慢速为350 mm/h, 慢速提升时间为120min,如果按照传统设置，即使晶体区间位置为0-800的单晶，在取段或断苞后，其也需要往上提升120min后单晶才会隔离；而按照本发明的方法，晶体区间位置为0-800的单晶在取段或断苞后，其只需要40分钟就可以隔离，如此，单单在时间上就省了2/3的工时。即是说，按照本发明的方法，同样的时间，可以生产更多的单晶，从而大大提高了生产效率。

此外，因为在直拉单晶的过程中，要一直往单晶炉内充入惰性气体（如氩气）以保持炉压的平衡，也就是说，生产一颗单晶所用的时间越长，气体用量越多，从而生产成本越高。而按照本发明方法，因为生产一颗单晶的时间大大缩短，从而大大减少了气体用量，进而大大节省了生产成本。

再者，因为直拉单晶过程中单晶炉一直开着，得耗电，而按照本发明方法，因为生产一颗单晶的时间大大缩短，从而大大减少单颗单晶生产的耗电量，进一步大大节省了生产成本。

因为晶体位置区间相对较低的单晶，即长度较短的单晶，不管是断苞还是取段导致，其慢速提升时间相对较短，即缓降温的时间相对较短；而晶体位置区间相对较高的单晶，即长度较长的单晶，不管是断苞还是取段形成，其慢速提升时间相对较长，即缓降温的时间相对较长，如此，能保证不同长度的单晶都能达到预期的降温效果，从而保证单晶的质量。

在其他实施例中，当晶体位置区间为0-800mm时，所述取段慢速也可以设置为350mm/h或420mm/h、450mm/h，所述慢速提升时间也可以设置为35min或45min；当晶体位置区间为800-1500mm时，所述取段慢速也可设置为350mm/h或380mm/h或480mm/h，所述慢速提升时间设置为55min或65min；当晶体位置区间为1500-2300mm时，所述取段慢速也可设置为370mm/h或390mm/h，所述慢速提升时间也可以设置为85min或92min；当晶体位置区间为2300-3000mm时，所述取段慢速设置为330mm/h，所述慢速提升时间还可以设置为110min；当晶体位置区间为3000-3500mm时，所述取段慢速还可以设置为300 mm/h 或330mm/h，所述慢速提升时间还可以设置为110min。

本发明还在不进行复投的缓降温基础上，对应不同的晶体位置区间，单晶炉主室内设置不同的熔硅功率，且晶体位置区间相对较高的单晶，所述熔硅功率相对较高，晶体位置区间相对较低的单晶，所述熔硅功率相对较低。如此设置，可以防止因升温过头或者升温不够的情况而影响下一工序，从而进一步保证单晶的质量。具体的说，因为晶体位置区间相对较低的单晶，其慢速提升时间相对较短，即是说，可以相对更快地进行下一工序，所以，单晶炉主室内不需要太高的熔硅功率，以避免升温过头而影响下一工序；同理，晶体位置区间相对较高的单晶，其慢速提升时间相对较慢，即是说，进行下一工序的时间相对较长，此时，单晶炉主室内就需要较高的熔硅功率，以避免升温不够而影响下一工序。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种提高直拉单晶效率的方法，所述直拉单晶包括缓降温，其特征在于：在缓降温时，对应不同的晶体位置区间，设置不同的取段慢速以及慢速提升时间，且在不进行复投的缓降温基础上，对应不同的晶体位置区间，单晶炉主室内设置不同的熔硅功率；任意两对应不同晶体位置区间的单晶中，晶体位置区间相对较低的单晶与另一单晶相比较，晶体位置区间相对较低的单晶对应的取段慢速相对较快，对应的慢速提升时间相对较短，对应的所述熔硅功率相对较低；当所述晶体位置区间为0-800mm时，所述取段慢速设置为320-500mm/h，所述慢速提升时间设置为32-48min；当所述晶体位置区间为800-1500mm时，所述取段慢速设置为330-500mm/h，所述慢速提升时间设置为55-70min；当所述晶体位置区间为1500-2300mm时，所述取段慢速设置为330-450mm/h，所述慢速提升时间设置为80-100min；当所述晶体位置区间为2300-3000mm时，所述取段慢速设置为300-450mm/h，所述慢速提升时间设置为105-120min。

2.根据权利要求1所述的提高直拉单晶效率的方法，其特征在于：当所述晶体位置区间为0-800mm时，所述取段慢速设置为400mm/h，所述慢速提升时间设置为40min，所述熔硅功率设置为5kw。

3.根据权利要求2所述的提高直拉单晶效率的方法，其特征在于：当所述晶体位置区间为800-1500mm时，所述取段慢速设置为400mm/h，所述慢速提升时间设置为60min，所述熔硅功率设置为6kw。

4.根据权利要求3所述的提高直拉单晶效率的方法，其特征在于：当所述晶体位置区间为1500-2300mm时，所述取段慢速设置为380mm/h，所述慢速提升时间设置为90min，所述熔硅功率设置为7kw。

5.根据权利要求4所述的提高直拉单晶效率的方法，其特征在于：当晶体位置区间为2300-3000mm时，所述取段慢速设置为350mm/h，所述慢速提升时间设置为120min，所述熔硅功率设置为8kw。

6.根据权利要求1至5任一项所述的提高直拉单晶效率的方法，其特征在于：当所述晶体位置区间为3000-3500mm时，所述取段慢速设置为280-400mm/h，所述慢速提升时间设置为110-120min。

7.根据权利要求6所述的提高直拉单晶效率的方法，其特征在于：当晶体位置区间为3000-3500mm时，所述取段慢速设置为320mm/h，所述慢速提升时间设置为120min，所述熔硅功率设置为9kw。