直拉硅单晶炉装置及硅单晶拉制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102234836A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102234836A(43)申请公布日2011.11.09(21)申请号201010166018.0(22)申请日2010.05.07(71)申请人内蒙古晟纳吉光伏材料有限公司地址010080内蒙古自治区呼和浩特市金川西路呼和浩特出口加工区申请人周俭(72)发明人周俭(74)专利代理机构北京元中知识产权代理有限责任公司11223代理人王明霞(51)Int.Cl.C30B15/00(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称直拉硅单晶炉装置及硅单晶拉制方法(57)摘要本发明提供了一种提高单晶硅纯度的直拉单晶硅炉装置以及单晶硅拉制方法，该单晶炉装置的特征在于，在炉腔(16)中硅熔体(14)的上方设置一个两端开口长筒形的罩体(5)，所述罩体(5)的上端设置于炉腔的上部，开口正对着副室，或设置于副室(1)内，罩体(5)与硅熔体(14)液面接近的一端与硅熔体(14)液面具有一间距。在单晶硅拉制过程中，将惰性气体从副室(1)流向罩体(5)，再沿着罩体(5)从其下端流出，最终经排气口(12)排出。利用带有罩体的单晶炉装置以及拉制方法所得的单晶硅的纯度比现有技术的方法所得单晶的纯度提高了10倍以上，并且单晶硅棒各部分的纯度偏差也较小。CN1023486ACCNN110223483602234838A权利要求书1/1页1.一种直拉硅单晶炉装置，其包括副室(1)、炉腔(16)、热屏支撑板(6)、热屏(7)、保温层(15)、石英坩埚(10)、石墨坩埚(11)、加热器(13)，其特征在于，在炉腔(16)中硅熔体(14)的上方设置一个两端开口的罩体(5)，所述罩体(5)沿着单晶硅生长的方向、且罩体(5)的开口正对着单晶硅的方向设置，罩体(5)与硅熔体(14)液面接近的一端与硅熔体(14)液面具有一间距。2.根据权利要求1所述的直拉硅单晶炉装置，其特征在于，所述罩体(5)与炉腔(16)或/和副室(1)相连接。3.根据权利要求2所述的直拉硅单晶炉装置，其特征在于，所述罩体(5)的上端与炉腔(16)或副室(1)相连接。4.根据权利要求2或3所述的直拉硅单晶炉装置，其特征在于，所述罩体(5)的上端与副室(1)相连接。5.根据权利要求1-4任一项所述的直拉硅单晶炉装置，其特征在于，所述罩体(5)与硅熔体(14)液面接近的一端与硅熔体(14)液面的距离为大于0、且小于100mm。6.根据权利要求1所述的直拉硅单晶炉装置，其特征在于，所述的罩体(5)的形状为长筒形。7.根据权利要求6所述的直拉硅单晶炉装置，其特征在于，所述的长筒形的罩体(5)的横截面为棱形、圆柱形或椭圆的柱体。8.根据权利要求1所述的直拉硅单晶炉装置，其特征在于，所述的罩体(5)是由一段、或两段以上的罩体组合而成。9.一种直拉硅单晶的方法，包括以下步骤：在惰性气体环境下熔融硅晶体、单晶硅生长，其特征在于，在单晶硅生长过程中，在炉腔(16)中惰性气体的流向是逆着单晶硅(9)的生长方向围绕着单晶硅(9)形成气柱，然后惰性气体从距硅熔体(14)较近的罩体(5)底端流向炉腔(16)，最终经排气口(12)排出。2CCNN110223483602234838A说明书1/4页直拉硅单晶炉装置及硅单晶拉制方法技术领域[0001]本发明涉及一种制备单晶硅的装置及其方法，具体地，涉及一种直拉单晶硅炉装置，以及其方法。背景技术[0002]21世纪，世界能源危机促进了光伏市场的发展，晶体硅太阳能电池是光伏行业的主导产品，占市场份额的90％。在国际市场的拉动下，我国太阳能光伏发电产业发展迅速，我国太阳能电池年产量由原来占世界份额的1％发展到世界份额的10％以上。与其他晶体硅太阳能电池相比，单晶硅太阳能电池的转化率较高，但其生产成本也高。随着世界各国对太阳能光伏产业的进一步重视，特别是发达国家制定了一系列的扶持政策，鼓励开发利用太阳能，另外，随着硅太阳能电池应用面的不断扩大，太阳能电池的需求量越来越大，硅单晶材料的需求量同比扩大。[0003]单晶硅生长技术有两种，区熔法(FZ)和直拉法(CZ)，其中直拉法应用最广泛。直拉法单晶硅的生长过程是：将多晶硅放入单晶生长炉中加热熔融，在熔融的多晶硅中插入一个籽晶，调整熔融硅液面的温度，使其接近熔点温度，然后驱动籽晶自上而下伸入熔融硅并旋转，然后缓缓上提籽晶，则单晶硅体进入锥体部分的生长，当锥体直径接近所需的目标直径时，提高籽晶的提升速度，则单晶硅体直径不再增大而进入晶体的中部生长阶段；生长接近尾期时，再提高籽晶的提升速度，单晶硅体逐渐脱离熔融硅，形成下锥体而结束生长。用这种方法生长出来的单晶硅，其形状为两端呈锥形的圆柱体，将