專利名稱：一種單晶硅棒拉制工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單晶硅棒拉制工藝，特別是一種一爐兩棒直拉單晶硅生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能級(jí)單晶硅片是制造單晶硅太陽(yáng)能電池的基礎(chǔ)材料。單晶硅棒以多晶硅為原料，采用區(qū)熔法或拉制法制造。而太陽(yáng)能級(jí)單晶硅棒是采用(單晶硅爐)拉制法生產(chǎn)。單晶硅棒拉制成功后，經(jīng)去圓邊切成四方體、然后使用多線切割機(jī)切割加工，制成單晶硅片。所以，拉制單晶硅棒是太陽(yáng)能單晶硅片生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。目前，太陽(yáng)能單晶硅棒的主要規(guī)格有6英寸與8英寸，生產(chǎn)企業(yè)使用單晶硅爐拉制單晶棒一爐只能生產(chǎn)一根硅棒。當(dāng)今國(guó)內(nèi)有很多生產(chǎn)6” 8”硅單晶的公司，都是采用 “一堝一爐單棒技術(shù)”，即是使用一個(gè)石英坩堝裝入硅原料后，只能拉出一根單晶，然后將破裂的堝拋棄。這樣生產(chǎn)成本必然較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明其目的就在于提供一種單晶硅棒拉制工藝，解決了一爐兩棒直拉單晶硅生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題。具有成本低、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，且操作簡(jiǎn)單、方便。實(shí)現(xiàn)上述目的而采取的技術(shù)方案，本發(fā)明工藝包括
a)在22”石英坩堝中首次投料110公斤硅原料；
b)在單晶爐中熔化硅料后，第二次加入30公斤硅原料；
c)調(diào)節(jié)溫度和晶升參數(shù)，拉制出第一根棒，長(zhǎng)度lOOO-llOOmm，重80-90公斤，取出單晶
娃棒；
d)第三次加入25-30公斤硅料，熔化后拉制第二根單晶硅棒，長(zhǎng)度為900-1000mm，重 75-80公斤。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)。1、具有成本低、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，且操作簡(jiǎn)單、方便。2、使用一只石英坩堝依次拉出了兩根硅單晶棒，這樣大大節(jié)約了石英坩堝，氬氣， 電力的費(fèi)用并提高了爐產(chǎn)量，顯著降低了硅單晶的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明工藝包括
a)在22”石英坩堝中首次投料110公斤硅原料；
b)在單晶爐中熔化硅料后，第二次加入30公斤硅原料；
c)調(diào)節(jié)溫度和晶升參數(shù)，拉制出第一根棒，長(zhǎng)度lOOO-llOOmm，重80-90公斤，取出單晶
娃棒；
d)第三次加入25-30公斤硅料，熔化后拉制第二根單晶硅棒，長(zhǎng)度為900-1000mm，重 75-80公斤。實(shí)施例 1、在22”石英坩堝中首次投料110公斤硅原料，由于受到石墨加熱器的高度和單晶爐坩堝軸下限位的限制，石英堝的裝料量難以超過(guò)110公斤；
2、在單晶爐中熔化硅料后，第二次加入30公斤，共計(jì)堝中裝入140公斤硅料；
3、調(diào)節(jié)溫度和晶升參數(shù)，拉制出第一根棒，長(zhǎng)度約1000-1100mm，重約80-90公斤，取出
4、第三次加入25-30公斤硅料，熔化后拉制第二根硅單晶，長(zhǎng)度約為900-1000mm，重約 75-80公斤。由于坩堝體積限制，第一次加入的110公斤硅料熔化后，固體變成液態(tài)，坩堝有了空間，故第二次加入30公斤；取出第一根單晶棒后，坩堝內(nèi)只有50_60kg硅料，故需第三次加入25-30公斤硅料，才能保證第二根硅棒達(dá)75-80公斤。工藝設(shè)備
1.華盛天龍公司制作的DRF-95型單晶爐；
2.配置的22”熱場(chǎng)；
3.22”特質(zhì)石英坩堝；
4.優(yōu)化的拉晶工藝技術(shù)參數(shù)。實(shí)施結(jié)果
1.單晶產(chǎn)量及成品率數(shù)據(jù)表
序單A 纖號(hào)—SIL I —it 救粉救冊(cè)量1 量_—次紐觀*料鱟量《β艦灣鮮 A重 IR減 <*>拉A mm φ*120 56110 3030 170Mt, 54 3.2 鬈,·3t44 4411Φ I 3睿30 170145.5tS.5 lif.t3 424 SS 4IM3業(yè)塞藝I 3 110 2525 165 3 春 IiS1ML. · 1,,.565. S3 14. Sf94. 42 ItCi
平均成品率約80% 2.生產(chǎn)成本降低
A.單次投料110公斤，成品率80%的生產(chǎn)成本估算
根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，拉晶時(shí)間約為70小時(shí)。開(kāi)一爐的費(fèi)用=石英堝費(fèi)用4800元+電費(fèi)5000元+熱場(chǎng)折舊費(fèi)2250元+設(shè)備折舊費(fèi)667元+氬氣費(fèi)2000元+人工費(fèi)1050元+輔料費(fèi)200元=約16000元。每爐生產(chǎn)單晶重量=110 X80% = 88公斤。單晶生產(chǎn)成本=16000 / 88 = 182元/公斤B.采用本技術(shù)，單次投料110公斤，二次投料30公斤，3次投料30公斤共計(jì)總投料量170公斤，成品率80%。拉晶時(shí)間平均為98. 3小時(shí)。所以開(kāi)爐費(fèi)用中參照上述110公斤裝料量的情況，僅電費(fèi)，氬氣費(fèi)較多，其它基本相近。開(kāi)一爐的費(fèi)用=石英堝費(fèi)用4800元+電費(fèi)5000元X 98.3/ 70 +熱場(chǎng)折舊費(fèi) 2250元+設(shè)備折舊費(fèi)667元+氬氣費(fèi)2000元X98. 3 /70 +人工費(fèi)1050元+輔料費(fèi) 200元
=4800 + 7021 + 2250 + 667 + 2809 + 1050 + 200 =18797 元
每爐生產(chǎn)單晶重量=170 X 80% = 136公斤。單晶生產(chǎn)成本=18797 / 136 = 138元/公斤所以每公斤單晶的生產(chǎn)成本降低了 182 - 138 = 44元。成本降低率=44/ 182 = 24% 3.產(chǎn)量增加
A.采用原來(lái)的拉晶技術(shù)，開(kāi)爐時(shí)間=拉晶時(shí)間+停爐時(shí)間=70+ 10 = 80小時(shí)； 每月可開(kāi)爐次數(shù)=9爐?？缮a(chǎn)單晶重量=9X88 = 792公斤/爐、月
B.采用本拉晶技術(shù)，開(kāi)爐時(shí)間=拉晶時(shí)間+停爐時(shí)間=98. 3 + 10 = 108. 3小
時(shí)；
每月可開(kāi)爐次數(shù)=6.65爐。可生產(chǎn)單晶重量=6.65X136 = 904.4公斤/爐、月
C.每月可增加爐產(chǎn)量達(dá)904.4- 792 = 112. 4公斤。產(chǎn)量增加率=112.4/792 = 14. 2% 4.結(jié)論
采用“一堝一爐兩棒技術(shù)”可降低單晶生產(chǎn)成本從原來(lái)的182元/公斤降低到138 元，成本降低率為對(duì)％。爐子月產(chǎn)量從原來(lái)的792公斤增加到904. 4公斤。產(chǎn)量增加率為 14.2%。所以本技術(shù)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1. 一種單晶硅棒拉制工藝，其特征在于，包括a)在22”石英坩堝中首次投料110公斤硅原料；b)在單晶爐中熔化硅料后，第二次加入30公斤硅原料；c)調(diào)節(jié)溫度和晶升參數(shù)，拉制出第一根棒，長(zhǎng)度lOOO-llOOmm，重80-90公斤，取出單晶娃棒；d)第三次加入25-30公斤硅料，熔化后拉制第二根單晶硅棒，長(zhǎng)度為900-1000mm，重 75-80公斤。
全文摘要
一種單晶硅棒拉制工藝，包括在22”石英坩堝中首次投料110公斤硅原料；在單晶爐中熔化硅料后，第二次加入30公斤硅原料；調(diào)節(jié)溫度和晶升參數(shù)，拉制出第一根棒，長(zhǎng)度1000-1100mm，重80-90公斤，取出單晶硅棒；第三次加入25-30公斤硅料，熔化后拉制第二根單晶硅棒，長(zhǎng)度為900-1000mm,重75-80公斤。從而解決了一爐兩棒直拉單晶硅生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題。具有成本低、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，且操作簡(jiǎn)單、方便。
文檔編號(hào)C30B15/20GK102409397SQ20111040077
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者曾世銘, 牛冬梅, 高一凡 申請(qǐng)人:江西旭陽(yáng)雷迪高科技股份有限公司