一种降低硅液氧含量和加热功率的单晶炉及生长方法与流程

本发明属于单晶硅生产，具体涉及一种降低硅液氧含量和加热功率的单晶炉及生长方法。

背景技术：

1、单晶硅是光伏行业制备太阳能电池片的一种重要材料，通常采用直拉法制备单晶硅，具体地，将块状硅料放置于坩埚中，将硅料加热至熔点使其熔化，在惰性气体保护下，利用籽晶作为引晶拉制成单晶硅棒。

2、单晶炉拉晶过程中，硅液表面以下及周边与硅液表面以上需要具有温度梯度，以进行晶棒的生长，目前主要通过增加硅液表面以上冷区过冷度的方法，提高拉晶速度，提高长晶效率，现有技术主要通过在导流筒与晶棒之间设置水冷部件、隔热部件等，增加冷区过冷度，以提高长晶速度，但水冷部件和隔热部件的设置会影响单晶炉内气流流通等，会影响晶体生长过程，水冷部件、隔热部件的机械结构复杂，由于坩埚上部中央温度较高，水冷部件、隔热部件的使用寿命短。此外，目前直拉法制备单晶硅的过程，单晶硅中的氧含量较高，影响晶体质量。

3、需要说明的是，本发明的该部分内容仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然构成现有技术或公知技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有的增加冷区过冷度的方法存在的单晶炉内气流流通受到影响、水冷部件、隔热部件的使用寿命短以及单晶硅的氧含量较高的缺陷，提供一种降低硅液氧含量和加热功率的单晶炉及生长方法，在增加冷区过冷度的同时，避免影响气流流通，相应部件的使用寿命长，降低单晶硅中氧含量。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种降低硅液氧含量和加热功率的单晶生长方法，其在单晶炉中进行，所述单晶炉包括炉体，还包括：

3、坩埚，其设置于所述炉体内，其坩埚壁沿炉体壁的周向设置，其内的腔体用于容纳硅料；

4、保温筒，其设置于所述炉体内且位于所述坩埚的外侧，其沿所述坩埚壁的周向设置；

5、加热部，其设置于所述保温筒内，用于加热所述坩埚内的硅料；

6、升降保温组件，其设置于所述炉体内且位于所述保温筒的外侧，其包括保温块和升降驱动件，所述保温块为筒状结构且沿所述坩埚壁的周向设置，所述升降驱动件与所述保温块相连接，所述升降驱动件驱动所述保温块上下移动；

7、且所述单晶生长方法包括：将硅料装入坩埚内，在等径生长阶段开始时，使保温块位于硅液的上方，在所述等径生长阶段，使坩埚逐渐向上移动，升降驱动件驱动所述保温块逐渐向下移动；

8、所述等径生长阶段的生长条件包括：

9、单晶生长长度为 l单晶， l单晶的单位为mm，所述保温块的位置与所述等径生长阶段开始时所述保温块的位置的竖直距离为 d保温块， d保温块= k1× l单晶，所述 k1为0.05~0.07；

10、所述保温块的下端低于所述坩埚中硅液液面时，加热部的加热功率比不设置所述升降保温组件时的加热功率低2kw-3kw。

11、优选地，所述单晶生长长度为300mm以下时，所述 k1为0.062~0.07；所述单晶生长长度大于300mm时，所述 k1为0.05~0.06。

12、优选地，所述等径生长阶段的生长条件还包括：坩埚转速为4rpm~6.5rpm，晶体转速为6rpm~10rpm，晶体拉速为70mm/h~110mm/h。

13、优选地，所述单晶生长长度小于300mm时，所述坩埚转速为4rpm~5rpm，所述单晶生长长度为300mm以上时，所述坩埚转速保持恒定，所述坩埚转速为5.5rpm~6.5rpm。

14、优选地，所述单晶生长长度小于300mm时，所述晶体转速为8rpm~10rpm，所述单晶生长长度为300mm以上时，所述晶体转速为6rpm~7rpm。

15、优选地，所述单晶生长长度小于300mm时，所述晶体拉速为70mm/h~90mm/h，所述单晶生长长度为300mm以上时，所述晶体拉速为95mm/h~110mm/h。

16、优选地，所述等径生长阶段的生长条件还包括：单晶炉内的压力为11torr~13torr。

17、本发明的单晶炉，包括炉体，炉体内设置有坩埚壁沿炉体壁的周向设置的坩埚，炉体内位于坩埚的外侧设置有沿坩埚壁的周向设置的保温筒，保温筒内设置有用于加热坩埚内的硅料的加热部，炉体内位于坩埚的外侧具有包括保温块和升降驱动件的升降保温组件，保温块为筒状结构且沿坩埚壁的周向设置，升降驱动件驱动保温块上下移动。在单晶生长过程中，将硅料装入坩埚内，在等径生长阶段开始时，使保温块位于硅液的上方，在等径生长阶段，升降驱动件驱动保温块逐渐向下移动，能够逐渐提高硅液表面以上的冷区的散热能力，提高冷区的过冷度，促进长晶过程，提高长晶速度和效率，由于保温块向下移动，能够提高硅液表面以下热区的保温能力，能够降低加热部的加热功率，由于加热功率降低，可以适当降低坩埚转速，抑制氧元素进入硅液中，降低单晶硅的氧含量，提高单晶硅的质量，减少缺陷。

18、本发明的升降保温组件的设置，不会影响单晶炉内气流流通等，不会因为影响气流流通而影响晶体生长，同时，升降保温组件位于更靠近炉体外侧，温度相对较低，受热少，使用寿命长。

技术特征：

1.一种降低硅液氧含量和加热功率的单晶生长方法，其特征在于，其在单晶炉中进行，所述单晶炉包括炉体（1），还包括：

2.根据权利要求1所述的单晶生长方法，其特征在于，所述单晶生长长度为300mm以下时，所述k1为0.062~0.07；所述单晶生长长度大于300mm时，所述k1为0.05~0.06。

3.根据权利要求1所述的单晶生长方法，其特征在于，所述等径生长阶段的生长条件还包括：坩埚转速为4rpm~6.5rpm，晶体转速为6rpm~10rpm，晶体拉速为70mm/h~110mm/h。

4.根据权利要求3所述的单晶生长方法，其特征在于，所述单晶生长长度小于300mm时，所述坩埚转速为4rpm~5rpm，所述单晶生长长度为300mm以上时，所述坩埚转速保持恒定，所述坩埚转速为5.5rpm~6.5rpm。

5.根据权利要求3所述的单晶生长方法，其特征在于，所述单晶生长长度小于300mm时，所述晶体转速为8rpm~10rpm，所述单晶生长长度为300mm以上时，所述晶体转速为6rpm~7rpm。

6.根据权利要求3所述的单晶生长方法，其特征在于，所述单晶生长长度小于300mm时，所述晶体拉速为70mm/h~90mm/h，所述单晶生长长度为300mm以上时，所述晶体拉速为95mm/h~110mm/h。

7.根据权利要求3所述的单晶生长方法，其特征在于，所述等径生长阶段的生长条件还包括：单晶炉内的压力为11torr~13torr。

技术总结本发明属于单晶硅生产领域，具体涉及一种降低硅液氧含量和加热功率的单晶炉及生长方法，单晶炉包括炉体，还包括：坩埚，其设置于炉体内，其坩埚壁沿炉体壁的周向设置，其内的腔体用于容纳硅料；保温筒，其设置于炉体内且位于坩埚的外侧，其沿坩埚壁的周向设置；加热部，其设置于保温筒内，用于加热坩埚内的硅料；升降保温组件，其设置于炉体内且位于坩埚的外侧，其包括保温块和升降驱动件，保温块为筒状结构且沿坩埚壁的周向设置，升降驱动件与保温块相连接，升降驱动件驱动保温块上下移动。在增加冷区过冷度的同时，避免影响气流流通，相应部件的使用寿命长，降低单晶硅中氧含量。技术研发人员：王全志,李林东,许堃,张鹏受保护的技术使用者：苏州晨晖智能设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2