煙臺太陽能發(fā)電中直拉硅單晶的熔化就是指在原料裝完了以后將它融化在硅熔體中。種晶又稱“浸潤”,在生長是先會“烤晶”在做讓原子溫度降低,形成硅單晶。
縮頸是指去除表面的機械損傷的無位錯籽晶。放肩是指達到預(yù)定的晶體直徑的時候,將晶體的提升速度加快,并保持幾乎固定的速度,此時讓硅晶體保持固定的直徑生長,此時的階段稱為“等徑”。收尾,顧名思義的就是快要結(jié)束時的階段。冷卻就是在收尾結(jié)束以后的一個步驟,也是最后一個步驟。
在鑄造多晶硅晶體生長時,要解決的主要問題包括了以下幾個:盡量均勻的固液界面溫度;盡量小的熱應(yīng)力;盡量大的晶粒;盡可能少的來自坩堝的沾污。在凝固過程中,存在著溫度梯度的問題,溫度梯度越大,熱應(yīng)力就越大,會有錯位甚至破裂的現(xiàn)象。鑄造硅單晶生長有兩種方法:一種是直拉硅單晶一種是鑄造多晶硅。對于鑄造煙臺太陽能發(fā)電的多晶硅而言,過去一直認為晶粒越大越好,這樣晶界的面積和作用都可以減少,其對材料質(zhì)量的影響也最小。利用定向凝固技術(shù)生長的鑄造多晶硅,生長速度慢,坩鍋是消耗件,不能重復(fù)循環(huán)使用,即每一爐多晶硅就需要一件坩鍋;而且,在晶錠的底部和上部,各有幾厘米 厚度的區(qū)域由于質(zhì)量低而不能應(yīng)用。
煙臺太陽能發(fā)電中直拉硅單晶生長工藝過程八步驟
為了克服這些缺點,電磁感應(yīng)冷坩鍋連續(xù)拉晶法已經(jīng)被開發(fā),簡稱 EMC 或 EMCP 法。其原理就是利用電磁感應(yīng)的冷坩鍋來熔化硅原料,這種技術(shù)熔化和凝固可以在不同部位同時進行,節(jié)約生產(chǎn)時間;而且,熔體和坩鍋不直接接觸,既沒有坩鍋的消耗,降低成本,又減少了雜質(zhì)污染長度,特別是氧濃度和金屬雜質(zhì)濃度有可能大幅度降低;。
但是,這種技術(shù)也有弱點, 制備出鑄造多晶硅的晶粒比較細小,約為3~5mm,而且晶粒大小不均勻。而且,晶體缺陷密度比較高,少數(shù)載流子壽命較低,相應(yīng)的太陽電池效率也較低。只有進一步改善晶體制備技術(shù)和材料質(zhì)量,這種煙臺太陽能發(fā)電技術(shù)希望在今后才能在工業(yè)界廣泛應(yīng)用。