一種單晶矽棒拉制工藝的製作方法

2023-10-31 17:37:42

專利名稱：一種單晶矽棒拉制工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種單晶矽棒拉制工藝，特別是一種一爐兩棒直拉單晶矽生產工藝。
背景技術：
太陽能級單晶矽片是製造單晶矽太陽能電池的基礎材料。單晶矽棒以多晶矽為原料，採用區熔法或拉製法製造。而太陽能級單晶矽棒是採用(單晶矽爐)拉製法生產。單晶矽棒拉製成功後，經去圓邊切成四方體、然後使用多線切割機切割加工，製成單晶矽片。所以，拉制單晶矽棒是太陽能單晶矽片生產的重要環節。目前，太陽能單晶矽棒的主要規格有6英寸與8英寸，生產企業使用單晶矽爐拉制單晶棒一爐只能生產一根矽棒。當今國內有很多生產6」 8」矽單晶的公司，都是採用 「一堝一爐單棒技術」，即是使用一個石英坩堝裝入矽原料後，只能拉出一根單晶，然後將破裂的堝拋棄。這樣生產成本必然較高。

發明內容
本發明其目的就在於提供一種單晶矽棒拉制工藝，解決了一爐兩棒直拉單晶矽生產技術問題。具有成本低、生產效率高的特點，且操作簡單、方便。實現上述目的而採取的技術方案，本發明工藝包括
a)在22」石英坩堝中首次投料110公斤矽原料；
b)在單晶爐中熔化矽料後，第二次加入30公斤矽原料；
c)調節溫度和晶升參數，拉制出第一根棒，長度lOOO-llOOmm，重80-90公斤，取出單晶
娃棒；
d)第三次加入25-30公斤矽料，熔化後拉制第二根單晶矽棒，長度為900-1000mm，重 75-80公斤。與現有技術相比本發明具有以下優點。1、具有成本低、生產效率高的特點，且操作簡單、方便。2、使用一隻石英坩堝依次拉出了兩根矽單晶棒，這樣大大節約了石英坩堝，氬氣， 電力的費用並提高了爐產量，顯著降低了矽單晶的生產成本。
具體實施例方式本發明工藝包括
a)在22」石英坩堝中首次投料110公斤矽原料；
b)在單晶爐中熔化矽料後，第二次加入30公斤矽原料；
c)調節溫度和晶升參數，拉制出第一根棒，長度lOOO-llOOmm，重80-90公斤，取出單晶
娃棒；
d)第三次加入25-30公斤矽料，熔化後拉制第二根單晶矽棒，長度為900-1000mm，重 75-80公斤。實施例 1、在22」石英坩堝中首次投料110公斤矽原料，由於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110公斤；
2、在單晶爐中熔化矽料後，第二次加入30公斤，共計堝中裝入140公斤矽料；
3、調節溫度和晶升參數，拉制出第一根棒，長度約1000-1100mm，重約80-90公斤，取出
4、第三次加入25-30公斤矽料，熔化後拉制第二根矽單晶，長度約為900-1000mm，重約 75-80公斤。由於坩堝體積限制，第一次加入的110公斤矽料熔化後，固體變成液態，坩堝有了空間，故第二次加入30公斤；取出第一根單晶棒後，坩堝內只有50_60kg矽料，故需第三次加入25-30公斤矽料，才能保證第二根矽棒達75-80公斤。工藝設備
1.華盛天龍公司製作的DRF-95型單晶爐；
2.配置的22」熱場；
3.22」特質石英坩堝；
4.優化的拉晶工藝技術參數。實施結果
1.單晶產量及成品率數據表
序單A 纖號—SIL I —it 救粉救冊量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.生產成本降低
A.單次投料110公斤，成品率80%的生產成本估算
根據統計數據，拉晶時間約為70小時。開一爐的費用=石英堝費用4800元+電費5000元+熱場折舊費2250元+設備折舊費667元+氬氣費2000元+人工費1050元+輔料費200元=約16000元。每爐生產單晶重量=110 X80% = 88公斤。單晶生產成本=16000 / 88 = 182元/公斤B.採用本技術，單次投料110公斤，二次投料30公斤，3次投料30公斤共計總投料量170公斤，成品率80%。拉晶時間平均為98. 3小時。所以開爐費用中參照上述110公斤裝料量的情況，僅電費，氬氣費較多，其它基本相近。開一爐的費用=石英堝費用4800元+電費5000元X 98.3/ 70 +熱場折舊費 2250元+設備折舊費667元+氬氣費2000元X98. 3 /70 +人工費1050元+輔料費 200元
=4800 + 7021 + 2250 + 667 + 2809 + 1050 + 200 =18797 元
每爐生產單晶重量=170 X 80% = 136公斤。單晶生產成本=18797 / 136 = 138元/公斤所以每公斤單晶的生產成本降低了 182 - 138 = 44元。成本降低率=44/ 182 = 24% 3.產量增加
A.採用原來的拉晶技術，開爐時間=拉晶時間+停爐時間=70+ 10 = 80小時； 每月可開爐次數=9爐。可生產單晶重量=9X88 = 792公斤/爐、月
B.採用本拉晶技術，開爐時間=拉晶時間+停爐時間=98. 3 + 10 = 108. 3小
時；
每月可開爐次數=6.65爐。可生產單晶重量=6.65X136 = 904.4公斤/爐、月
C.每月可增加爐產量達904.4- 792 = 112. 4公斤。產量增加率=112.4/792 = 14. 2% 4.結論
採用「一堝一爐兩棒技術」可降低單晶生產成本從原來的182元/公斤降低到138 元，成本降低率為對％。爐子月產量從原來的792公斤增加到904. 4公斤。產量增加率為 14.2%。所以本技術具有顯著的經濟效益。
權利要求
1. 一種單晶矽棒拉制工藝，其特徵在於，包括a)在22」石英坩堝中首次投料110公斤矽原料；b)在單晶爐中熔化矽料後，第二次加入30公斤矽原料；c)調節溫度和晶升參數，拉制出第一根棒，長度lOOO-llOOmm，重80-90公斤，取出單晶娃棒；d)第三次加入25-30公斤矽料，熔化後拉制第二根單晶矽棒，長度為900-1000mm，重 75-80公斤。
全文摘要
一種單晶矽棒拉制工藝，包括在22」石英坩堝中首次投料110公斤矽原料；在單晶爐中熔化矽料後，第二次加入30公斤矽原料；調節溫度和晶升參數，拉制出第一根棒，長度1000-1100mm，重80-90公斤，取出單晶矽棒；第三次加入25-30公斤矽料，熔化後拉制第二根單晶矽棒，長度為900-1000mm,重75-80公斤。從而解決了一爐兩棒直拉單晶矽生產技術問題。具有成本低、生產效率高的特點，且操作簡單、方便。
文檔編號C30B15/20GK102409397SQ20111040077
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者曾世銘, 牛冬梅, 高一凡 申請人:江西旭陽雷迪高科技股份有限公司