第二节硅片制备中的热工设备--单晶炉和多晶硅铸锭炉一、单晶炉•目前在所有安装的太阳电池中，超过90%以上的是晶体硅太阳电池，因此位于产业链前端的硅锭/片的生产对整个太阳电池产业有着很重要的作用。•太阳电池硅锭主要有单晶硅锭和多晶硅锭，这两种硅锭。–单晶硅做成的电池效率高，但硅锭生产效率低，能耗大；–多晶硅电池效率比单晶硅低一些，但硅锭生产效率高，在规模化生产上较有优势。•目前国际上以多晶硅硅锭生产为主，而国内由于人工成本低，国产单晶炉价格低，因此国内单晶硅硅锭的产能比多晶硅大得多。•1.1切克劳斯基法（Czochralsik：CZ法）1917年由切克斯基建立的一种晶体生长方法现成为制备单晶硅的主要方法。•把高纯多晶硅放入高纯石英坩埚，在硅单晶炉内熔化；然后用一根固定在籽晶轴上的籽晶插入熔体表面，待籽晶与熔体熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶体便在籽晶下端生长。CZ法是利用旋转着的籽晶从坩埚中的熔体中提拉制备出单晶的方法，又称直拉法1太阳电池单晶硅锭生产技术直拉单晶炉及其基本原理•多晶硅硅料置于坩埚中经加热熔化，待温度合适后，经过将籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、转肩等径、收尾等步骤，完成一根单晶硅锭的拉制。•炉内的传热、传质、流体力学、化学反应等过程都直接影响到单晶的生长及生长成的单晶的质量。•拉晶过程中可直接控制的参数有温度场、籽晶的晶向、坩埚和生长成的单晶的旋转及提升速率，炉内保护气体的种类、流向、流速、压力等。优缺点•直拉法设备和工艺比较简单，容易实现自动控制；生产效率高，易于制备大直径单晶；容易控制单晶中杂质浓度，可以制备低阻单晶。•但用此法制单晶硅时，原料易被坩埚污染，硅单晶纯度降低，拉制的硅单晶电阻率大于50欧姆·厘米，质量很难控制。1.2悬浮区熔法（区熔法或FZ法）•悬浮区熔法比直拉法出现晚，W·G·Pfann1952年提出，P·H·keck等人1953年用来提纯半导体硅。•悬浮区熔法是将多晶硅棒用卡具卡住上端，下端对准籽晶，高频电流通过线圈与多晶硅棒耦合，产生涡流，使多晶棒部分熔化，接好籽晶，自下而上使硅棒熔化和进行单晶生长，用此法制得的硅单晶叫区熔单晶。•区熔法有水平区熔和悬浮区熔，前者主要用于锗提纯及生长锗单晶，硅单晶的生长则主要采用悬浮区熔法，生长过程中不使用坩埚，熔区悬浮于多晶硅棒和下方生长出的单晶之间•区熔法不使用坩埚，污染少，经区熔提纯后生长的硅单晶纯度较高，含氧量和含碳量低。高阻硅单晶一般用此法生长。...
