多晶硅来料检验及掺硼计算.ppt

原料检验以及多晶硅掺杂计算,一、原料检验,Si3N4石英坩埚（SiO2）多晶硅原料,Si3N4,作用 经搅拌喷涂后形成一层隔绝涂层，介于 石英坩埚和硅之间，起到：1）防止液态硅与石英坩埚接触；2）使硅锭与坩埚容易分离为何选择Si3N4作涂层材料,Si3N4,因为Si3N4具有耐高温、化学稳定性好、耐腐蚀、抗氧化、导热性能好等优点。另一个重要优点是因为Si3N4不含任何金属元素，对熔融硅具有优异的不反应性。技术要求 1）-相Si3N4 90% 2）N含量38%,Si3N4,3）C含量0.2% 4）O含量1.5% 5）金属杂质含量0.02%外观、包装 外观：灰白色、无味，粉末（分散、无团聚） 包装：双层密封包装：外层铁通，内层塑料,Si3N4,生产工艺 硅粉直接氮化法(德国H.C.Starck) 1）3Si+2N2 Si3N4 2）3Si+4NH3 Si3N4 +6H2 优点：工艺流程简单、成本低、能大规模 生产 缺点：粒径分布较宽、纯度相对较低、相含量较高,Si3N4,硅亚胺热分解法 （日本UBE） 反应方式： SiCl4+6NH3Si(NH)2+4NH4Cl Si(NH)2 Si3N4 +3NH3 优点：纯度高、粒径微细而且均匀、适合 喷涂 缺点：工艺较复杂，成本高,-30-50,14001600,石英坩埚（SiO2）,用途 在整个铸锭过程中起到一个容器的作 用。特殊要求 1）能在高于1000以上的环境下连续工作50h以上。 2）纯度要高，不能对6N高纯硅造成污染,石英坩埚（SiO2）,3）大尺寸方形坩埚，不能变形，与石墨护板和底板紧密相贴。包装 外层为方形纸箱包装，内层为无纺布或塑料。两层包装都不能受潮，且外层上的防震标识不能变红,石英坩埚（SiO2）,用途 在整个铸锭过程中起到一个容具的作用外形尺寸,底部厚度B,壁厚W,高度H,内径L,外径D,三维尺寸：870870（420/480）mm高度：420/480 mm底部厚度：壁厚：内径：840mm外径：870mm,石英坩埚（SiO2）,外观质量,A,B,D,E,C,A区 结晶区距坩埚底部2/3高度区域的内壁表面B区 熔化区距坩埚顶部1/3/高度区域的内壁表面C区 外壁侧面D区 外壁底面E区 口沿距坩埚顶部2cm深的一圈内外面,石英坩埚（SiO2）,石英坩埚（SiO2）,目前,多晶硅太阳能行业用的石英坩埚主要有两种生产工艺：一种是注浆成型，一种是注凝成型。注浆成型又可以分成单面吸浆和双面吸浆两种工艺。,石英坩埚生产工艺流程图,石英坩埚（SiO2）,各公司使用的工艺如下：一）注浆成型双面吸浆法 维苏威、常熟华融、弘元、润驰等坩埚二）注浆成型单面吸浆法 赛瑞丹坩埚三）注凝成型 中材坩埚,多晶硅原料,用途 是制作多晶硅太阳电池片的最直接原料包装 包装应无破损或浸水，包装上注明硅料批号，导电类型，B、P含量，总金属含量，随货提供每批次硅料的检验报告外观 块状，结构应致密、平整、无氧化夹层，,多晶硅原料,所有外观无色斑、变色、无可见的污染物技术要求1）型号：P型或者N型。2）基体电阻率：基磷电阻率:40 基硼电阻率:200 3）少数载流子寿命100 us4）碳浓度：1 ppma（51016 atom/）,多晶硅原料,5）氧浓度：2 ppma（11017 atom/）6）施主杂质：5.4 ppba7）受主杂质：2.7 ppba8）总金属杂质含量0.1 ppmw,多晶硅原料,生产工艺 目前公司所用的多晶硅原料涉及到三种工艺。 一）改良西门子方法 （中硅、川硅等）1）石英砂冶炼工业硅 SiO2+C Si+CO2 进一步提纯分凝 Si+HCl SiHCl3+H2 ,多晶硅原料,三氯氢硅高温还原沉积 SiHCl3 +H2 Si+HCl 优点：产量大、质量较好 缺点：成本较高，能耗高，污染重二）流化床法 （日本徳商等） SiCl4,H2,HCl,Si(工业硅）SiHCl3 SiH2Cl2 SiH4 Si,连续分解,加氢歧化,多晶硅原料,优点： 成本低、能耗低、生产效率高缺点：安全性差、危险性大，产品纯度不高三） 升级冶金法(UMG) (挪威ELKEM) 该工艺是选取纯度较高的工业硅进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行促粉碎和清洗，在等离子体熔解炉中去除B杂质，再进行,多晶硅原料,水平区熔单向凝固成硅锭，再次去除金属杂质聚集部分和外表部分，进行粗粉碎和清洗后，在电子束熔解炉中去除P和C杂质，直接生成太阳能级多晶硅。优点：成本低、能耗低、产量大缺点：杂质多，纯度较低,多晶硅掺杂计算,1、为什么要掺杂？ 简单来说，多晶硅掺杂就是为了制成P型或者N型多晶硅片。我们都知道：太阳电池发电的核心部件是P-N结，而形成P-N结的第一步就是制作,多晶硅掺杂计算,P型或者N型多晶硅片。2、选择硼作为掺杂剂原因 多晶硅中掺入硼形成P型多晶硅，选择掺硼主要有以下几点原因： 1） 在硅中的固溶度要高 2）分凝系数要大 3）扩散系数要小 4）错配度要小,多晶硅掺杂计算,5）蒸发性要小 3、计算过程 多晶硅电阻率和掺杂剂（B）浓度存在以下两种关系：,多晶硅掺杂计算,在计算硼的掺入量时，通常忽略：硼的挥 发、石英坩埚引入的杂质。,多晶硅掺杂计算,举例： 配420KG原生多晶硅料，目标电阻率1.5*cm。 假设鹏母合金电阻率0.004*cm首先先算电阻率为1.5*cm时B的原子浓度，（通过关系式算得B浓度为9.41745E15 atom/cm3)在把浓度转换成重量M硼=42010002.339.41745E156.02E2310.8 =0.03045g,多晶硅掺杂计算,再把M硼转换成M母M母=0.0304510.86.02E232.613E192.33 =151.3