单晶问题探讨.docx

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1、1、为什么单晶炉的电流那么大，而电压那么小，P=U*I 为什么单晶炉的电流那么大一千五百多安，而电压那么小三十多伏？答：加热器电极由于通冷却水的原因,两极之间电阻一般在 8000 欧姆以上(自来水).所以石墨热场要保证很低的电阻防止功率过多损失. 依据公式 W=I*I*R*t在电阻 R 肯定时 增大电流可以得到双倍的收益。 所以，单晶炉为了保证发热功率 一般承受 低阻 低压 高电流的加热方法。2、以下有关石英坩埚变形资料均引自本论坛 Photovoltaik Solar Forum 。特向这些朋友表示感谢！茫然回首变形是和熔料、装料、料种类有关！uioka针对现在国内的这些石英坩埚都有变形的现

2、象，有的还会底部凸起，有的里面人工石英涂层 还会掉进料里，但变型我个人认为，是我个人认为，可能也不全对，大家沟通一下，一是装料，二就是化料水平了，三是石墨坩埚和坩埚的底托了，假设这三个都没有问题，还是变形， 那就是他的质量有问题了，由于石墨坩埚的设计样子和石英坩埚变型有很大的关系，我们现 在很少消灭变形的状况了。killer_3935 装料 坩埚上沿部门 装的料块的粒度 太小块小于 30MM 的 简洁粘 但要不高温烤料 不简洁使埚变形；太大块 不易粘 但一但粘上 很简洁使石英坩埚变形 。料块与埚壁的接触面积越小越好 也就是装料时 尽量使一块料与埚接触的面积要最小固然 可能有别的缘由制约 做不到

3、最小 但要尽量少二 化料 化料时间与装料多少有关 一般建议 60KG 投料量 44.5 小时；80KG 5 个小时左右熔料过快 就意味着熔料的功率高 温度也高 石英坩埚高温下易变形 熔料过慢 意味着温度较低 但虽然温度较低 石英埚也是处于软化状态 硅料块似熔非熔状态 也是较“粘” 粘在埚壁 由于料块自身重力 加之石英埚目前本身也较软 造成变形目前 国内流行的热场的配置都很相像 大多是熔料开头时候 石英埚处于加热器最低或很低的位置 升不高 由于埚内装了硅料 堆成小山状 又有热场的导流罩限制最高位置 这时石英埚上沿一般都处于加热器的中部 或中上部 这个位置是温度最高的地方 待熔化一段时间后 硅料下

4、塌了 埚的位置就可以在上升一些 尽量使埚上沿脱离开加热器的高温区。而这时候 假设埚的位置没准时升上去 使埚上沿处于高温区时间较长 也简洁变形三 石墨坩埚和石英坩埚的匹配问题 很好理解 我就不多说了 但要留意 石英与石墨在高温下 起化学反响 生成一氧化碳气体 假设石英坩埚与石墨坩埚协作很紧 或石墨坩埚一般都是三瓣瓣之间缝隙很小 产生的气体不易排出 会使坩埚底部鼓包。107017745料的杂质太多，大家都以为杂质多就只是析晶太严峻或者漏。其实假设杂质太多，加后面有时候排气不顺畅的话，杂质在飞腾的时候会粘在坩埚上口，造成上口发黄，严峻的也要造成上口变形。其实道理很简洁，杂质色的地方吸热快。此处料指的

5、是拉单晶的原料，现在什么电池片料，什么低电阻料，锅底料算好的了！都在用！bbb1987dcg补充下，热产安装也很重要还有一点很重要，热产安装的时候要同心，托盘要平，每次安装的时候都要测量下是否符合要求。热产就是那些石墨件，主要是加热器。3、单晶棒内裂的缘由:a.可能是硅料太杂纯度不够，拉速或者温度应当能排解，楼主应当已经关注了。b.还有可能是冷却太快，造成热应力较大。c，冷却太快的缘由，适当把保温做好，时间保温长一点，6 小时以后在放到常温中4、单晶硅、多晶硅、非晶硅三种太阳能电池介绍单晶硅、多晶硅、非晶硅三种太阳能电池介绍单晶硅太阳能电池硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术

6、也最为成熟。高性能单晶 硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺根底上的。现在单晶硅的电 地工艺己近成熟，在电池制作中，一般都承受外表织构化、放射区钝化、分区掺杂等技术， 开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶 硅外表微构造处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统争论所保持 着世界领先水平。该争论所承受光刻照相技术将电池外表织构化，制成倒金字塔构造。并在 外表把一 13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率：通过以上制得的电池转化效率超过23%，是大值可达 233。K

7、yocera 公司制备的大面积225cm2单电晶太阳能电池转换效率为1944%，国内北京太阳能争论所也乐观进展高效晶体硅太阳能电池的争论和开发，研制的平面高效单晶硅电池2cm X 2cm转换效率到达 19.79%，刻槽埋栅电极晶体硅电池5cm X 5cm转换效率达8.6%。单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地 位，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅本钱价格居高不下， 要想大幅度降低其本钱是格外困难的。为了节约高质量材料，查找单晶硅电池的替代产品， 现在进展了薄膜太阳能电池，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型 代

8、表。多晶硅薄膜太阳能电池通常的晶体硅太阳能电池是在厚度 350450m 的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节约材料，人们从70 年月中期就开头在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒大小，未能制成有价值 的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们始终没有停顿过争论，并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多承受化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积LPCVD和等 离子增加化学气相沉积PECVD工艺。此外，液相外延法LPPE和溅射沉积法也可用 来制备多晶硅薄膜电池。化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4 或 S

9、iH4,为反响气体,在肯定的保护气氛下反响生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4 等。但争论觉察，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且简洁在晶粒间形成空隙。解决这一问题方法 是先用 LPCVD 在衬底上沉炽一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的一个环节， 目前承受的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除承受了再结晶工艺 外，另外承受了几乎全部制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率明 显提高。德国费莱堡太阳能争论所承受区馆再结晶技术在FZ

10、Si 衬底上制得的多晶硅电池转换效率为 19，日本三菱公司用该法制备电池，效率达16.42%。液相外延 LPE法的原理是通过将硅熔融在母体里，降低温度析出硅膜。美国Astropower 公司承受LPE 制备的电池效率达 122。中国光电进展技术中心的陈哲良承受液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒，并设计了一种类似于晶体硅薄膜太阳能电池的型太阳能电池，称之为“硅粒”太阳能电池，但有关性能方面的报道还未见到。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其本钱远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据

11、主导地位。非晶硅薄膜太阳能电池开发太阳能电池的两个关键问题就是：提高转换效率和 降低本钱。由于非晶硅薄膜太阳能电池的本钱低，便于大规模生产，普遍受到人们的重视并得到快速进展，其实早在 70 年月初，Carlson 等就已经开头了对非晶硅电池的研制工作,近几年它的研制工作得到了快速进展,目前世界上己有很多家公司在生产该种电池产品。非晶硅作为太阳能材料尽管是一种很好的电池材料，但由于其光学带隙为 1.7eV, 使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，这样一来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效 率。此外，其光电效率会随着光照时间的连续而衰减，即所谓的光致衰退S 一 W 效应，使得电池性能不稳定。解

12、决这些问题的这径就是制备叠层太阳能电池，叠层太阳能电池是由在 制备的 p、i、n 层单结太阳能电池上再沉积一个或多个P-i-n 子电池制得的。叠层太阳能电池提高转换效率、解决单结电池不稳定性的关键问题在于：它把不同禁带宽度的材科组台 在一起，提高了光谱的响应范围；顶电池的i 层较薄，光照产生的电场强度变化不大，保证 i 层中的光生载流子抽出；底电池产生的载流子约为单电池的一半，光致衰退效应减小；叠层太阳能电池各子电池是串联在一起的。非晶硅薄膜太阳能电池的制备方法有很多，其中包括反响溅射法、PECVD 法、LPCVD法等，反响原料气体为 H2 稀释的SiH4，衬底主要为玻璃及不锈钢片，制成的非晶

13、硅薄膜经过不同的电池工艺过程可分别制得单结电池和叠层太阳能电池。目前非晶硅太阳能电池的研 究取得两大进展：第一、三叠层构造非晶硅太阳能电池转换效率到达13，创下的记录； 其次.三叠层太阳能电池年生产力量达 5MW。美国联合太阳能公司VSSC制得的单结太阳能电池最高转换效率为 93%，三带隙三叠层电池最高转换效率为13，见表 1上述最高转换效率是在小面积025cm2电池上取得的。曾有文献报道单结非晶硅 太阳能电池转换效率超过 125，日本中心争论院承受一系列措施，制得的非晶硅电池的转换效率为 132。国内关于非晶硅薄膜电池特别是叠层太阳能电池的争论并不多，南开大学的耿华等承受工业用材料，以铝背电

14、极制备出面积为20X20cm2、转换效率为828的aSi/aSi 叠层太阳能电池。非晶硅太阳能电池由于具有较高的转换效率和较低的本钱及重量轻等特点，有着极大的潜力。但同时由于它的稳定性不高，直接影响了它的实际应用。假设能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要进展产品之一。探讨“液面抖动“我认为主要有以下缘由导致液面抖动：石墨坩埚托杆上有硅蒸气分散的小液滴与炉底摩擦。埚转轴承内掉如异物。其他震惊源引起共振，如：真空泵，水泵、循环水的流淌等循环水流淌产生的震惊最为头痛！直拉单晶过程中喷硅的问题：是在上升埚位预备引晶时喷的,您的意思是温差过大造成的吗?请具

15、体说一下,还有我的气压大约是 1500 帕.已经排解气压过低的可能.离导流筒太近 埚位升得太快单晶棒消灭七彩的缘由：简洁的说是由于氧化了1 检查炉子是否有泄漏？排气口是否通畅？2 氩气质量是否合格？氧含量是否超标？太阳能硅片的参数:125 单晶指标单晶制备方法CZ导电类型P掺杂剂Boron(B)晶向晶向偏离度10S氧含量(Oi)1.0*1018/cm3碳含量(C)5.0*1018/cm3 位错密度Nd3000/cm2 硅片尺寸125*1250.5mm硅片直径150mm0.5厚度220m总厚度变化50m156 单晶指标单晶制备方法CZ导电类型P掺杂剂Boron(B)晶向晶向偏离度10S氧含量(O

16、i)1.0*1018/cm3碳含量(C)5.0*1018/cm3 位错密度Nd3000/cm2 硅片尺寸156*1560.5mm硅片直径203mm0.5mm厚度其他总厚度变化2S硅片边长：156*1560.5mm 对角线长度: 220.51.0mm 倒角:0.5-2.0 mm厚度:20020 m， 22020 m 总厚度变化: 2% 。驱动电机的转速变化范围n 为0.08334.167 r/min。在如此低速的状况下既保证系统具有宽调速范围，又要有良好的线性度、稳定度和精度。当提拉负载增大引起线速度为零时，提拉杆能保持其最终位置而不上下 滑动，也就是说在整个调速范围内，当驱动电机堵转时，还必需

17、能输出足够大的力矩。3 混合式自调整模糊掌握器原理与设计3.1 混合式模糊PID 掌握原在一般的模糊掌握系统中，考虑到模糊掌握器实现的简易性和快速性，通常承受二维模糊掌握器 的构造形式，该类掌握器具有 PD 掌握器的作用，可以获得良好的动态性能，但静态性能却不能令人满足。由线性掌握理论可知，积分掌握作用能消退稳态误差，因此，把积分掌握引入FUZZY 掌握器，构成FUZZY PID 混合掌握器，可大大改善模糊掌握器的稳态性能。FUZZY PID 混合模糊掌握器掌握的单晶炉提拉速度掌握系统如图2 所示。其核心局部FUZZY PID 混合模糊掌握器由一个常规积分掌握器和一个二维模糊掌握器并联而成。常

18、规积分掌握器输出 Ui 和模糊掌握器输出 Uf 相叠加，作为混合模糊 PID 的总输出，即 U=U i+Uf，可使系统成为无差模糊掌握系统。3.2 模糊掌握器的自调整因子的设计设误差E、误差变化EC 及掌握量 U 的论域选取为E=EC=U=-6，+6，它们的模糊集均为 NB，NM，NS，O，PS，PM，PB，隶属函数承受对称三角形，则基于专家学问和阅历，以及模糊推理建立掌握规章，如表1 所示。模糊掌握系统在不同的状态下，对掌握规章中误差 E 及其变化EC 的加权程度有不同的要，须考虑对不同的误差等级引入不同的加权因子，以实现对模糊掌握的自调整。带自调整因子的掌握规章可由下式表示：式中 00s1

19、； 0，s ；c 为误差变化EC 的加权因子。通过调整值，可以转变对误差和误差变化的不同加权程度。该掌握规章的特点式调整 因子在 0 至s 之间随着误差确定值 E 的大小呈线性变化。量化掌握规章表达了按误差的大小自动调整误差对掌握作用的权重，由于这种自动调整是在整个误差领域内进展的， 所以称之为在全论域范围内带有自调整因子的模糊量化掌握规章。该掌握规章具有可优化、易于通过微机实时实现掌握算法的特点。实现掌握规章的软件流程如图3 所示。4 硬件实现混合模糊PID 掌握器的硬件构造图如图 4 所示。承受 INTEL196KC 单片处理器，主要用来实现模糊掌握算法和参数的自整定；数据存储器2732

20、存储一些规章参数、掌握参数及掌握算法的结果；C (u)为混合模糊PID 掌握器的输出。导流桶及大盖板在直拉单晶生长过程中，炉体内的气体气流由上至下贯穿单晶生长的区域，准时地带走由于高温而产生出来的硅氧化物和杂质挥发物。因此，维持单晶炉体内真空值的稳定性，不受外界因素的影响，同时使保护气体有合理的气流走向，快速带走杂质，已经成为目前半导体材料制造行业领域改进设备，提高成晶率的重要课题。合理的气流流向是一个重要的因素。当氩气穿过单晶生长的区域时，由于硅熔液面低于石英 坩锅口上沿，熔液外表凹入坩锅内部，大局部气流会直接从坩锅壁外侧流向炉体下部，只有 少量的气流进入石英坩埚内部，带走气尘杂质的效率自然降低了。这种状况在坩锅内熔液越 浅时，问题越严峻。这也就是为什么随着单晶生长长度的增加，温效输出也需增大的缘由。为了避开这种状况的发生，在直拉单晶生长拉制中，使用了导气罩技术导流桶，使气体在炉体内有合