一種實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單晶爐及其控制方法，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單晶硅已經(jīng)成為制作太陽(yáng)能電池的主要材料，單晶硅太陽(yáng)能電池在硅基太陽(yáng)能電池效率上的優(yōu)勢(shì)仍然較為明顯，直拉法單晶爐在制作單晶硅材料上具有能耗低，成本低廉，工藝穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
[0003]目前，直拉法硅單晶爐在拉制過(guò)程中，單晶體長(zhǎng)度一般為I?2m，P型單晶的電阻率變化范圍較小，且P型摻雜劑隨硅料一起添加；n型單晶的電阻率變化范圍較大，且η型摻雜劑一般需要在硅料熔化后加入。在加入的過(guò)程中需要將腔室充惰性氣體待氣壓到大氣壓后，將爐門(mén)打開(kāi)將摻雜劑由掛有厚硅片的絲繩送入加熱腔室。尤其是對(duì)于未來(lái)η型單晶的拉制，對(duì)電阻率分布的控制尤為重要，有時(shí)需要對(duì)起始電阻率進(jìn)行I?2次的檢測(cè)，并適當(dāng)額外加入摻雜劑對(duì)電阻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。如此將需要對(duì)爐腔重復(fù)打開(kāi)與關(guān)閉過(guò)程，不僅耗時(shí)，同時(shí)導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間放置對(duì)硅料造成的污染，而且反復(fù)的抽真空與充氣的過(guò)程對(duì)腔室內(nèi)氣氛的成分造成不良影響，同時(shí)造成了惰性氣體的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐及其控制方法，可方便及時(shí)地根據(jù)需要隨時(shí)在硅熔液中加入不同摻雜劑，對(duì)電阻率進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，大大提高拉制單晶硅棒的質(zhì)量，不需要打開(kāi)爐門(mén)，不需要對(duì)爐腔進(jìn)行反復(fù)充氣升壓、抽真空、充氣復(fù)壓的過(guò)程，即可完成拉制前對(duì)單晶硅棒起始電阻率的測(cè)試。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐，包括頂部的副腔室與底部的加熱腔室，其中，所述副腔室與加熱腔室之間設(shè)有活動(dòng)隔板，所述副腔室的側(cè)壁安裝有伸縮桿和加料腔室，所述伸縮桿為硬質(zhì)空心桿，所述硬質(zhì)空心桿的桿頭上安裝有電阻率測(cè)試探頭，所述電阻率測(cè)試探頭的連接導(dǎo)線處于硬質(zhì)空心桿中；所述加料腔室?guī)в袃?nèi)外密封蓋板并連接有惰性氣體管路。
[0006]上述的實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐，其中，所述加料腔室的一側(cè)設(shè)有內(nèi)密封蓋板，另一側(cè)設(shè)有外密封蓋板和充氣口，所述充氣口連接惰性氣體管路。
[0007]上述的實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐，其中，所述伸縮桿包括活動(dòng)推桿，所述活動(dòng)推桿內(nèi)設(shè)有連接導(dǎo)線和電阻率測(cè)試探頭相連，所述活動(dòng)推桿外設(shè)有磁流體密封腔。
[0008]上述的實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐，其中，所述活動(dòng)隔板為帶有水冷的隔板。
[0009]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題還提供一種上述單晶爐的控制方法，其中，包括如下步驟:a)保持活動(dòng)隔板為打開(kāi)狀態(tài)，保持加料腔室的內(nèi)外密封蓋板為關(guān)閉狀態(tài)形成獨(dú)立的密封腔，先用籽晶引晶得到小塊單晶體山)用絲繩向上將小塊單晶體提拉出加熱腔室，然后將副腔室與加熱腔室之間的活動(dòng)隔板蓋好；c)待小塊單晶體冷卻至預(yù)定的溫度時(shí)，將副腔室中的伸縮桿推出，使得電阻率檢測(cè)探頭接近小塊單晶體，測(cè)量出小塊單晶體預(yù)定位置的電阻率；d)若電阻率符合預(yù)定要求，打開(kāi)活動(dòng)隔板直接進(jìn)行單晶拉制；否則打開(kāi)加料腔室的外密封蓋板，添加摻雜劑到加料腔室中；e)封閉加料腔室的外密封蓋板，打開(kāi)加料腔室的內(nèi)密封蓋板，并通入惰性氣體將摻雜劑順著氣體的流向由副腔室?guī)У郊訜崆皇业墓枞垡罕砻?；靜置10?30分鐘后，待摻雜劑在硅熔液中擴(kuò)散均勻后再進(jìn)行單晶拉制。
[0010]上述的實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐的控制方法，其中，所述步驟a)中引晶過(guò)程如下:控制晶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍為6?llr/min，i甘禍轉(zhuǎn)速為10?12r/min，放肩到直徑1cm后得到小塊單晶體。
[0011]上述的實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐的控制方法，其中，所述摻雜劑為顆粒狀η型或P型摻雜劑，所述惰性氣體管路上設(shè)有流量控制器，所述步驟e)使用惰性氣體作為輔助載氣，通過(guò)控制惰性氣體流量，將摻雜劑帶入底部加熱腔室的熔融硅液中。
[0012]本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐及其控制方法，通過(guò)設(shè)置活動(dòng)隔板割離副腔室與加熱腔室，并在副腔室側(cè)壁安裝帶探頭的伸縮桿和可獨(dú)立封閉的加料腔室，從而可方便及時(shí)地根據(jù)需要隨時(shí)在硅熔液中加入不同摻雜劑，對(duì)電阻率進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，大大提高拉制單晶硅棒的質(zhì)量，不需要打開(kāi)爐門(mén)，不需要對(duì)爐腔進(jìn)行反復(fù)充氣升壓、抽真空、充氣復(fù)壓的過(guò)程，即可完成單晶硅棒拉制前對(duì)起始電阻率的測(cè)試；本發(fā)明的副腔室結(jié)構(gòu)，完全與現(xiàn)有單晶爐設(shè)備兼容，對(duì)單晶棒拉制質(zhì)量提高，工藝控制靈活性，降低成本上具有極大的意義。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明單晶爐的加料腔室結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為圖2中蓋板旋轉(zhuǎn)鈕的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明單晶爐的伸縮桿結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:
[0018]I加料腔室 2伸縮桿3絲繩
[0019]4小單晶體 5活動(dòng)隔板6導(dǎo)流筒
[0020]7石英坩禍 8石墨坩禍9石墨加熱器
[0021]10加熱腔室 11副腔室12氣體出口
[0022]13石墨頂柱 101內(nèi)密封蓋板 102外密封蓋板
[0023]103充氣口 104蓋板旋轉(zhuǎn)鈕 201電阻率測(cè)試探頭
[0024]202活動(dòng)推桿203磁流體密封腔
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]請(qǐng)參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐，包括頂部的副腔室11與底部的加熱腔室10，其中，所述副腔室11與加熱腔室10之間設(shè)有活動(dòng)隔板5，所述副腔室11的側(cè)壁安裝有伸縮桿2和加料腔室1，所述伸縮桿2為硬質(zhì)空心桿，所述硬質(zhì)空心桿的桿頭上安裝有電阻率測(cè)試探頭201，所述電阻率測(cè)試探頭201的連接導(dǎo)線處于硬質(zhì)空心桿中；所述加料腔室I帶有內(nèi)外密封蓋板并連接有惰性氣體管路。
[0028]本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)在線電阻率調(diào)試的單晶爐，所述加料腔室I的一側(cè)設(shè)有內(nèi)密封蓋板101，另一側(cè)設(shè)有外密封蓋板102和充氣口 103，內(nèi)密封蓋板101和外密封蓋板102均可通過(guò)蓋板旋轉(zhuǎn)鈕1