多晶硅片生产工艺介绍.ppt

浙江光普能源有限公司,多晶硅片生产工艺介绍,多晶硅片生产技术部,目录 一、光伏产业链 二、多晶硅片生产流程 三、半导体和硅材料 四、多晶硅片生产技术指标（简介）,一、光伏产业链,“晶体硅原料生产”+“硅棒/硅锭生产”为光伏产业链上游；“太阳能电池制造”+“组件生产”+“光伏产品生产”为光伏产业链中游；“光伏发电系统”为光伏产业链下游。,二、多晶硅片生产流程,多晶硅片的生产流程包括：多晶原料清洗、检测坩埚喷涂多晶铸锭硅锭剖方 硅块检验去头尾磨面、倒角粘胶切片硅片脱胶硅片清洗硅片检验硅片包装硅片入库,2.1多晶铸锭生产流程,热流方向,硅溶液,热交换台,加热器,长晶方向,公司铸锭用多晶炉为JJL500型多晶炉，一次装载量在500KG，硅料在高温下加热熔化。长晶过程中，通过伺服控制器控制热交换台的上升、下降以达到长晶的目的。长晶的方向为向上生长，热流方向向下，如右图所示。,硅锭经剖方后进行少子寿命、电阻率、杂质等的检测，如左图所示，为硅块的少子寿命截面图。,2.2多晶切片生产流程,去头尾：将硅块的头部和尾部去除,配置砂浆：砂浆是为开方和切片用的,切片：用WIRESAW将硅块切割成硅片（wafer）,粘胶：将硅块粘接在晶托上，为切片做准备。,切割后多晶硅片,公司设备图片,硅料清洗机,坩埚烘箱,喷涂台,坩埚旋转台,多晶铸锭炉,上海日进截断机,无锡上机截断机,剖方机,红外杂质探伤仪IRB50,切片机,硅片清洗机,少子寿命检测仪WT-2000D,三、半导体和硅材料,3.1什么是“半导体材料”,材料按照导电的能力来划分可以分为：,导体 金属等 绝缘体橡胶，塑料等 半导体硅，锗等等 半导体材料是介于导体与绝缘体之间的，导电能力一般的导体。它的显著特点是对温度、杂质和光照等外界作用十分的敏感。,半导体材料的内部结构,半导体材料之所以具有介于导体与绝缘体之间的性质，一部分原因是因为它的特殊的结构。 科学分析表明，硅原子是按照金刚石结构的形式占据空间位置（晶格）。,金刚石结构的排列特点是： 晶格立方格子的8个顶点有一个原子 晶格6个面的中心各有一个原子 晶格的4个对角线离顶点的1/4处各有一个原子,金刚石结构,晶体的能带,导体存在一个电子不能填满的导带，故能导电。金属导体的电阻率约为108106欧姆米 ； 绝缘体只有满带和空带，没有导带，且禁带很大（36 eV） ，故不能导电。绝缘体的电阻率约为1081020欧姆米 ； 半导体只有满带和空带，但禁带很小（0.12eV），满带中的电子可以在光、热、电作用下进入空带，形成导带。电阻率约为108107欧姆米。,本征半导体和杂质半导体,纯净半导体又叫本征半导体，就是指晶体中除了本身原子外，没有其他杂质原子存在。 假如在本征半导体中掺入杂质，使其产生载流子以增加半导体的导电能力，这种半导体称为杂质半导体。,n型和p型半导体,杂质半导体中以电子导电为主的称为n (negative)型半导体(硅掺磷、砷等族元素)，以空穴导电为主的称为p (positive)型半导体(硅掺硼、镓等族元素) 。,半导体的性质,电阻率随温度的增加而减小（称为负温度系数） 微量的杂质对半导体的导电性能有很大的影响 光照可以改变半导体的电阻率,光生伏特效应,当入射光子的能量大于禁带宽度时，光照射在距表面很近的pn结，就会在pn结产生电动势，接通外电路就可形成电流。这称为光生伏特效应。 太阳能电池就是利用光生伏特效应制成的。,3.2什么是“硅材料”,硅：台湾、香港称为矽，化学元素符号Si，相对原子质量为28.09，在地壳中的含量约占27.6%，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。 灰色金属光泽，密度2.33g/cm3，熔点1410，沸点2355，溶于氢氟酸和硝酸的混算中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间。,硅材料的一些技术参数,1.导电类型 2.电阻率 3.少数载流子寿命 4.晶向偏离度与 晶体缺陷 5.碳、氧含量 6.杂质控制 7.其他,四、多晶硅片生产技术指标,1.导电类型：由掺入的施主或受主杂质决定，P型多掺硼，N型多掺磷。多晶硅片导电类型要求为P型。 2.电阻率：多晶铸锭时掺入一定杂质（多晶中统称母合金）以控制电阻率，电阻率控制的是均匀度，电阻率均匀度包括纵向均匀度、断面均匀度、微区均匀度，多晶硅片的电阻率控制在1.0-3.0.cm。 3.少子寿命：半导体中有电子和空穴两种载流子，在P型半导体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子，那么在P型半导体中电子就是少子。少子在受到外界光、电等刺激情况下所产生的附加电子和空穴瞬间复合到消失的时间即为少子寿命。多晶硅片的少子寿命时间在2s。 4.碳、氧含量：在铸造多晶过程中，由于外在的诸多因素，造成多晶铸锭后碳、氧含量不合格，直接影响后续电池片的转换效率，一般多晶硅锭顶部碳含量较高，底部氧含量较高。标准控制范围为O14ppm、C 16ppm。,5.杂质控制：在铸造多晶过程中，包括原料状况、多晶炉热场材料等往往会带来大块的杂质，这些杂质的存在会严重影响后续切片的效果，而且夹杂的硅片光电转换效率特别低，一般有杂质的