[发明专利]一种控制单晶环状缺陷的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及单晶生产工艺技术领域。

背景技术

近年来，随着市场形势的变化，对太阳能硅片产品质量的要求也日趋严格，在单晶生产过程中，环状缺陷是造成不合格单晶的重要组成部分，其经过电池工序EL测试，单晶的环状缺陷会使电池片转换低效底下，在单晶生产过程中，单晶环状质量缺陷占生产单晶的比例很大，一般现行控制方法是将单晶头部进行反切，即便这样，环状质量缺陷有时也未能切除干净，给后续电池片工序产生了极大的影响，单晶环状缺陷出现的位置集中在单晶的头部，环状缺陷的产生与杂质的介入以及晶格生长的不完善有直接关系，近年来市场对电池片光电转化要求越来越高，环状质量缺陷单晶对产品的综合质量产生极大的不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种控制单晶环状缺陷的生产工艺，它具有操作简便、成本低、见效快等特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种控制单晶环状缺陷的生产工艺，生产工艺包括以下步骤：

a、硅料分检：对硅料进行检测，去除电阻率低于0.5Ω·cm；少子寿命低于2μS，碳含量大于2e17atom/cc的硅料；

b、硅料清洗：以氢氟酸与硝酸为原料，配制成体积混合比为氢氟酸：硝酸＝1:4～10的硅料清洗液，对硅料进行清洗，清洗完成后进行纯水清洗，将清洗液中酸的残留去除；

c、硅成炉料配制：控制单晶头部掺杂剂的使用量，使其电阻率控制在2.5Ω·cm以上；

d、拉晶：拉晶步骤具体为：

1)装料操作，装料过程中，要避免硅料与石墨导流筒的接触，防止碳的混入；

2)引颈操作，控制籽晶的转速：6-9r/min，控制埚转的转速：6-9r/min，控制坩埚上升速度：0mm/min；

3)放肩操作，控制籽晶的转速：6-9r/min，控制埚转的转速：6-9r/min，控制坩埚上升速度：0.05-0.15mm/min；控制放肩速度：0.65-0.95mm/min；

4)转肩操作，控制籽晶转速：6-9r/min，控制埚转转速：6-9r/min，控制坩埚上升速度：0.15-0.2mm/min，控制惰性气体流速：30-40L/min；

5)等径操作，控制籽晶转速：6-9r/min，控制埚转的转速：6-9r/min，控制坩埚上升速度：0.15-0.25mm/min；控制惰性气体流速：30-40L/min；

6)收尾操作，控制籽晶转速：6-9r/min，控制埚转的转速：6-9r/min，控制坩埚上升速度：0.15-0.05mm/min；控制惰性气体流速：30-40L/min；

在整个拉晶过程，控制导流筒下沿与硅液表面的距离不得低于30mm；

e、硅棒冷却：拉晶过程结束后，控制籽晶转速：0r/min，控制埚转的转速：6-9r/min，控制坩埚上升速度：0mm/min，控制惰性气体流量：30-40L/min，冷却时间为5小时以上。

本发明进一步改进在于：

在步骤b硅料清洗中，对于边角硅料采用酸浓度含量较高的硅料清洗液进行清洗。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、分检、清洗工序严格操作，且使用酸洗工序，彻底去除硅料由于过程沾污残存的金属、异物等杂质，金属杂质对单晶环状缺陷的产生起到促进作用；

2、清洗工序根据硅料来源不同，适当调节氢氟酸与硝酸的比例，能够有效调节硅料表面的腐蚀力度；

3、缓慢放肩工艺，将有利于晶格生长的完整性，有利于抑制环状缺陷的产生；

4、控制合适的液面与石墨导流筒距离，在不影响拉晶速度的情况下，将有利于杂质的溢出，减少杂质进入晶格的可能性；

5、控制单晶电阻率范围，当单晶头部达到2.5Ω·cm以上时，掺杂剂的总浓度会有所控制，进而有利于对单晶环状缺陷的控制；

本工艺方法从硅料分检为源头开始，一直到拉晶过程结束，针对环状缺陷效率低为突破口，选择行之有效的硅料使用方法，清洗工艺，找到了各环节需注意的关键控制点，设置合理的关键控制点，不仅有利于提高控制单晶的环状缺陷，造成反切的损失，同时将对拉晶过程的不利因素降低到最低限度，从而有效抑制环状缺陷的产生。

较传统工艺相比，本生产工艺可降低单晶因环状缺陷单晶反切长度20mm左右，使得单晶成品率提高2个百分点。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

本生产工艺包括以下步骤：