本發(fā)明屬于單晶爐，具體公開(kāi)了一種連續(xù)直拉單晶爐及單晶硅生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

1、隨著光伏行業(yè)的快速發(fā)展，光伏電池的轉(zhuǎn)換效率不斷取得新的突破，市場(chǎng)對(duì)單晶硅片的品質(zhì)要求也越來(lái)越高。單晶硅的電阻率對(duì)電池片的發(fā)電效率有著重要影響，特別是在一定范圍內(nèi)電阻率較為集中的單晶電池片能展現(xiàn)出更高的效率，因此電阻率的集中度成為了行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，單晶硅的主流生產(chǎn)方式是rcz(recharge?czochralski)多次加料直拉技術(shù)。這一技術(shù)需要在生產(chǎn)過(guò)程中多次通過(guò)加料器向坩堝內(nèi)添加多晶硅和摻雜劑，待坩堝裝滿后開(kāi)始熔接和引晶等工序。然而，在生產(chǎn)過(guò)程中，隨著坩堝內(nèi)熔體的逐漸減少，由于分凝系數(shù)的影響，會(huì)導(dǎo)致熔體中的雜質(zhì)分布不均，從而使最終產(chǎn)品的電阻率范圍較寬，影響了電池片的整體效率。

2、專利申請(qǐng)?zhí)枮閏n201110199181.1的一種直拉硅單晶的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：1、硅原料及摻雜劑準(zhǔn)備；2、裝料；3、抽真空處理；4、熔料；5、熔料后提渣，其提渣過(guò)程如下：501、降溫結(jié)晶；502、逐步升溫并維持結(jié)晶過(guò)程連續(xù)進(jìn)行直至硅熔體表面漂浮的不溶物全部被結(jié)晶物凝結(jié)?。?03、取晶后清渣；6、后續(xù)處理：采用單晶爐且按直拉法的常規(guī)處理工藝，依次完成引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑、收尾和停爐工序，并獲得拉制成型的硅單晶成品。上述工藝的單晶爐生產(chǎn)成本高，無(wú)法確保單晶硅的生產(chǎn)質(zhì)量。因此，亟待本領(lǐng)域技術(shù)人員解決上述技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是上述現(xiàn)有技術(shù)中，單晶爐生產(chǎn)成本高，無(wú)法確保單晶硅的生產(chǎn)質(zhì)量。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種連續(xù)直拉單晶爐，包括單晶爐和加料設(shè)備；

4、所述單晶爐包括爐體、爐蓋和置于爐體內(nèi)的熱場(chǎng)；

5、所述加料設(shè)備包括底座、支架、料倉(cāng)、控料機(jī)構(gòu)和輸料管；

6、所述單晶爐與所述加料設(shè)備通過(guò)所述輸料管道連通，所述單晶爐與所述加料設(shè)備中間設(shè)有插板閥，用于隔離所述單晶爐與所述加料設(shè)備。

7、進(jìn)一步地，所述熱場(chǎng)由外側(cè)保溫筒和置于所述熱場(chǎng)中心位置的石英坩堝組成，所述石英坩堝底部由托桿支撐，所述石英坩堝上方設(shè)有水冷裝置，所述水冷裝置外側(cè)設(shè)有導(dǎo)流筒；

8、所述熱場(chǎng)包括頂部保溫、導(dǎo)流筒支撐環(huán)、上保溫筒、中保溫筒和爐底保溫；

9、所述石英坩堝外側(cè)設(shè)有主加熱器，底部設(shè)有底加熱器，所述水冷裝置與爐蓋連接；

10、所述導(dǎo)流筒下方安裝隔離環(huán)；

11、所述隔離環(huán)與所述石英坩堝之間設(shè)有下料管，所述下料管穿過(guò)所述導(dǎo)流筒支撐環(huán)、所述頂部保溫與加料管對(duì)接，所述下料管外側(cè)設(shè)有料管護(hù)套，所述加料管置于固氈支撐塊內(nèi)，所述加料管上方與所述爐蓋加料口對(duì)接。

12、進(jìn)一步地，所述石英坩堝高度不超過(guò)500mm，直徑不低于36吋；

13、所述頂部保溫呈圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述頂部保溫一側(cè)設(shè)有所述下料管穿過(guò)的圓孔，與其對(duì)應(yīng)的水平位置設(shè)有定位孔；

14、所述導(dǎo)流筒支撐環(huán)一側(cè)設(shè)有所述下料管穿過(guò)的圓孔，圓孔周邊設(shè)有均勻分布的螺紋孔，用于安裝料管護(hù)套；

15、所述主加熱器發(fā)熱區(qū)的高度在180-220mm之間，匹配所述石英坩堝；

16、所述導(dǎo)流筒下口配置連接環(huán)；

17、所述隔離環(huán)上沿設(shè)有安裝孔，側(cè)壁設(shè)有通氣孔，所述通氣孔呈圓形或方形，所述通氣孔周向圓弧長(zhǎng)度不低于隔離環(huán)周長(zhǎng)的1/2，所述通氣孔孔邊緣距所述隔離環(huán)下端距離不小于30mm；

18、所述下料管呈直筒狀圓管，上端設(shè)有喇叭形止口；

19、所述加料管上下段為直筒狀圓管，中間部分為傾斜狀態(tài)直筒圓管，用于原料緩沖，所述加料管上下段和中間部分連通，所述加料管上方設(shè)有喇叭形止口，與加料漏斗連接；

20、所述料管護(hù)套為石墨或碳陶耐高溫材質(zhì)，呈直筒狀圓管，置于所述下料管外側(cè)，上方設(shè)有法蘭接口，與所述導(dǎo)流筒支撐環(huán)安裝，下方內(nèi)徑設(shè)有臺(tái)階，用于支撐所述下料管。

21、進(jìn)一步地，所述固氈支撐塊呈梯形兩瓣結(jié)構(gòu)，后端有定位塊，與所述定位孔配合，內(nèi)部設(shè)有與所述加料管匹配的凹槽，將所述加料管包覆，裝入所述加料管后用螺桿固定。

22、進(jìn)一步地，所述加料漏斗下端呈直筒狀，與所述加料管上端配合，所述加料漏斗上端呈喇叭狀，與所述輸料管對(duì)接。

23、進(jìn)一步地，所述底座呈長(zhǎng)方形，置于所述單晶爐一側(cè)，所述底座上方設(shè)有滑軌和驅(qū)動(dòng)裝置，所述支架可在滑軌上移動(dòng)，所述料倉(cāng)設(shè)于所述支架上方，所述控料機(jī)構(gòu)設(shè)于所述料倉(cāng)下方的出料口位置，所述控料機(jī)構(gòu)上方與所述料倉(cāng)出料口連接，側(cè)向與所述輸料管連接，所述輸料管外側(cè)為波紋管，連接所述單晶爐與所述加料設(shè)備；

24、所述控料機(jī)構(gòu)接口、輸料通道通過(guò)振動(dòng)將所述料倉(cāng)內(nèi)的原料輸送至所述輸料管內(nèi)，原料沿所述輸料管輸送到所述加料漏斗后，原料自由下落，沿所述加料管、所述下料管落入所述石英坩堝內(nèi)；

25、所述料倉(cāng)為密封結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)過(guò)程中料倉(cāng)內(nèi)部為真空狀態(tài)。

26、本發(fā)明還包括一種連續(xù)直拉單晶硅生產(chǎn)工藝，使用上述連續(xù)直拉單晶爐進(jìn)行單晶爐生成產(chǎn)，單晶硅在生產(chǎn)時(shí)包括以下步驟：

27、熔料：主加熱器功率60-80kw，堝位為0-50mm；

28、調(diào)溫和熔接：升溫時(shí)，主加功率70kw，需要快速升溫時(shí)，開(kāi)啟所述底加熱器，功率不高于30kw，拉溫時(shí)，所述主加熱器的最低功率比引晶功率低10kw，溫度開(kāi)始下降并距離目標(biāo)值10℃時(shí)，恢復(fù)到引晶功率，溫度到達(dá)目標(biāo)值后，穩(wěn)溫時(shí)間不低于40分鐘；

29、采用恒堝轉(zhuǎn)拉晶工藝，堝轉(zhuǎn)為2-4轉(zhuǎn)/分鐘；

30、引晶：熔接完成后開(kāi)始引晶，引晶平均拉速280mm/h；

31、放肩：放肩初期降溫量大，隨肩長(zhǎng)增加，降溫量增幅逐漸減少，功率變化規(guī)律呈對(duì)數(shù)曲線，最終降溫量為7.6kw，匹配10吋單晶棒；

32、等徑：等徑過(guò)程中，采用定量加料，通過(guò)功率與拉速的自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)單晶穩(wěn)定生長(zhǎng)，加料量匹配工藝設(shè)定生長(zhǎng)速度，生長(zhǎng)速度設(shè)定范圍為100mm/h，匹配10吋單晶棒；

33、加料量為195g/min，等徑過(guò)程中實(shí)際生長(zhǎng)速度隨熔體溫度波動(dòng)，加料量為固定加料速度，匹配生長(zhǎng)速度設(shè)定值；

34、收尾：?jiǎn)尉L(zhǎng)到設(shè)定長(zhǎng)度后，自動(dòng)進(jìn)入收尾工藝，隨收尾長(zhǎng)度的增加，晶體直徑縮小，加料量逐漸減少，直至收尾結(jié)束，停止加料，收尾結(jié)束后，開(kāi)始下一段調(diào)溫，取晶棒時(shí)間為1小時(shí)，與調(diào)溫時(shí)間重疊，可提高時(shí)間利用率。

35、進(jìn)一步地，所述加料設(shè)備在使用時(shí)包括以下步驟：

36、加料設(shè)備定位：所述單晶爐安裝好后，將所述支架移動(dòng)至加料位，調(diào)整所述底座，將所述輸料管與所述加料漏斗對(duì)齊，將所述底座固定；

37、加料設(shè)備復(fù)位：所述底座固定后，將所述支架移動(dòng)至初始位，主室可正常旋開(kāi)，與所述加料設(shè)備不干涉；

38、加料設(shè)備對(duì)接：所述熱場(chǎng)安裝好，具備生產(chǎn)條件后，將所述支架移動(dòng)至加料位，波紋管與所述插板閥對(duì)接安裝，安裝前，清理干凈安裝面，保證密封性；

39、整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中所述加料設(shè)備無(wú)需移動(dòng)，待停爐拆請(qǐng)時(shí)，將波紋管與所述插板閥拆開(kāi)，所述加料設(shè)備復(fù)位，主室旋開(kāi)后拆請(qǐng)，待所述熱場(chǎng)安裝好，具備生產(chǎn)條件后，重新對(duì)接所述加料設(shè)備繼續(xù)生產(chǎn)。

40、本發(fā)明具有如下有益效果：

41、本發(fā)明通過(guò)將熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)變低，單晶爐主爐室高度降低，減少單晶爐制造成本，通過(guò)采用ccz連續(xù)直拉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了邊拉晶邊加料，保持了坩堝內(nèi)熔體重量和熔體電阻率的恒定，有效解決了因熔體減少帶來(lái)的雜質(zhì)分布不均問(wèn)題，進(jìn)而使得產(chǎn)出的單晶硅棒電阻率更為集中，提高了電池片的效率。