多晶硅片生產(chǎn)工藝介紹

1、浙江光普能源有限公司浙江光普能源有限公司多晶硅片生產(chǎn)工藝介紹多晶硅片生產(chǎn)工藝介紹多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)部多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)部目錄目錄一、光伏產(chǎn)業(yè)鏈一、光伏產(chǎn)業(yè)鏈二、多晶硅片生產(chǎn)流程二、多晶硅片生產(chǎn)流程三、半導(dǎo)體和硅材料三、半導(dǎo)體和硅材料四、多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)（簡介）四、多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)（簡介）一、光伏產(chǎn)業(yè)鏈一、光伏產(chǎn)業(yè)鏈 “晶體硅原料生產(chǎn)”+“硅棒/硅錠生產(chǎn)”為光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游；“太陽能電池制造”+“組件生產(chǎn)”+“光伏產(chǎn)品生產(chǎn)”為光伏產(chǎn)業(yè)鏈中游；“光伏發(fā)電系統(tǒng)”為光伏產(chǎn)業(yè)鏈下游。二、多晶硅片生產(chǎn)流程二、多晶硅片生產(chǎn)流程 多晶硅片的生產(chǎn)流程包括：多晶原料清洗、檢測坩堝噴涂多晶鑄錠硅錠剖方 硅塊檢驗去

2、頭尾磨面、倒角粘膠切片硅片脫膠硅片清洗硅片檢驗硅片包裝硅片入庫2.1多晶鑄錠生產(chǎn)流程多晶鑄錠生產(chǎn)流程熱流方向熱流方向硅溶液硅溶液熱交換臺熱交換臺加熱器加熱器長晶方向長晶方向 公司鑄錠用多晶爐為JJL500型多晶爐，一次裝載量在500KG，硅料在高溫下加熱熔化。長晶過程中，通過伺服控制器控制熱交換臺的上升、下降以達(dá)到長晶的目的。長晶的方向為向上生長，熱流方向向下，如右圖所示。 硅錠經(jīng)剖方后進(jìn)行少子壽命、電阻率、雜質(zhì)等的檢測，如左圖所示，為硅塊的少子壽命截面圖。2.2多晶切片生產(chǎn)流程多晶切片生產(chǎn)流程去頭尾：將硅塊的頭部和尾部去除配置砂漿：砂漿是為開方和切片用的切片：用WIRESAW將硅塊切割成硅片

3、（wafer）粘膠：將硅塊粘接在晶托上，為切片做準(zhǔn)備。切割后多晶硅片切割后多晶硅片多晶硅片生產(chǎn)設(shè)備一覽多晶硅片生產(chǎn)設(shè)備一覽主要工序主要工序使用設(shè)備使用設(shè)備產(chǎn)品產(chǎn)品業(yè)內(nèi)主流設(shè)備業(yè)內(nèi)主流設(shè)備原料清洗硅料酸洗、堿洗機(jī)、硅料烘箱多晶原料（原生硅、循環(huán)料）張家港超聲清洗設(shè)備坩堝噴涂噴涂站、坩堝烘箱噴涂后坩堝多晶鑄錠多晶鑄錠爐多晶硅錠美國GT、德國ALD、紹興精工硅錠剖方剖方機(jī)多晶硅塊 HCT、上海日進(jìn)硅塊檢驗少子壽命檢測儀、雜質(zhì)探傷儀、碳氧含量檢測儀劃線后硅塊Semilab(施美樂伯）設(shè)備系列（WT-2000D、IRB50)去頭尾截斷機(jī)小硅塊無錫上機(jī)、上海日進(jìn)切片切片機(jī)多晶硅片瑞士HCT、MB，日本NT

4、C，德國KUKA硅片清洗硅片脫膠機(jī)、硅片清洗機(jī)多晶硅片張家港超聲清洗設(shè)備公司設(shè)備圖片公司設(shè)備圖片硅料清洗機(jī)硅料清洗機(jī)坩堝烘箱坩堝烘箱噴涂臺噴涂臺坩堝旋轉(zhuǎn)臺坩堝旋轉(zhuǎn)臺多晶鑄錠爐多晶鑄錠爐上海日進(jìn)截斷機(jī)上海日進(jìn)截斷機(jī)無錫上機(jī)截斷機(jī)無錫上機(jī)截斷機(jī)剖方機(jī)剖方機(jī)紅外雜質(zhì)探傷儀紅外雜質(zhì)探傷儀IRB50切片機(jī)切片機(jī)硅片清洗機(jī)硅片清洗機(jī)少子壽命檢測儀少子壽命檢測儀WT-2000D三、半導(dǎo)體和硅材料三、半導(dǎo)體和硅材料3.1什么是什么是“半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料”v導(dǎo)體 金屬等v絕緣體橡膠，塑料等v半導(dǎo)體硅，鍺等等 半導(dǎo)體材料是介于導(dǎo)體與絕緣體之間的，導(dǎo)電能力一般的導(dǎo)體。它的顯著特點是對溫度、雜質(zhì)和光照等外界作用十分

5、的敏感。半導(dǎo)體材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體材料之所以具有介于半導(dǎo)體材料之所以具有介于導(dǎo)體與絕緣體之間的性質(zhì)，一部導(dǎo)體與絕緣體之間的性質(zhì)，一部分原因是因為它的特殊的結(jié)構(gòu)。分原因是因為它的特殊的結(jié)構(gòu)。 科學(xué)分析表明，硅原子是按照科學(xué)分析表明，硅原子是按照金剛石結(jié)構(gòu)的形式占據(jù)空間位置金剛石結(jié)構(gòu)的形式占據(jù)空間位置（晶格）。（晶格）。 金剛石結(jié)構(gòu)的排列特點是：金剛石結(jié)構(gòu)的排列特點是：l晶格立方格子的晶格立方格子的8個頂點有一個原子個頂點有一個原子l晶格晶格6個面的中心各有一個原子個面的中心各有一個原子l晶格的晶格的4個對角線離頂點的個對角線離頂點的1/4處各有一個原子處各有一個原子金剛石結(jié)

6、構(gòu)晶體的能帶晶體的能帶 導(dǎo)體存在一個電子不能填滿的導(dǎo)帶，故能導(dǎo)電。金屬導(dǎo)體的電阻率約導(dǎo)體存在一個電子不能填滿的導(dǎo)帶，故能導(dǎo)電。金屬導(dǎo)體的電阻率約為為108106歐姆歐姆米米 ； 絕緣體只有滿帶和空帶，沒有導(dǎo)帶，且禁帶很大（絕緣體只有滿帶和空帶，沒有導(dǎo)帶，且禁帶很大（36 eV） ，故不能，故不能導(dǎo)電。絕緣體的電阻率約為導(dǎo)電。絕緣體的電阻率約為1081020歐姆歐姆米米 ； 半導(dǎo)體只有滿帶和空帶，但禁帶很?。ò雽?dǎo)體只有滿帶和空帶，但禁帶很小（0.12eV），滿帶中的電子可以），滿帶中的電子可以在光、熱、電作用下進(jìn)入空帶，形成導(dǎo)帶。電阻率約為在光、熱、電作用下進(jìn)入空帶，形成導(dǎo)帶。電阻率約為1081

7、07歐姆歐姆米。米。 本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體 純凈半導(dǎo)體又叫本征半導(dǎo)體，就是指純凈半導(dǎo)體又叫本征半導(dǎo)體，就是指晶體中除了本身原子外，沒有其他雜質(zhì)原晶體中除了本身原子外，沒有其他雜質(zhì)原子存在。子存在。 假如在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，使其假如在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，使其產(chǎn)生載流子以增加半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，這產(chǎn)生載流子以增加半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，這種半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。種半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。n型和型和p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體中以電子導(dǎo)電為主的稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體中以電子導(dǎo)電為主的稱為n (negative)型半導(dǎo)型半導(dǎo)體體(硅摻磷、砷等硅摻磷、砷等族元素族元素)，以空穴導(dǎo)電為主的稱

8、為，以空穴導(dǎo)電為主的稱為p (positive)型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體(硅摻硼、鎵等硅摻硼、鎵等族元素族元素) 。半導(dǎo)體的性質(zhì)半導(dǎo)體的性質(zhì) 電阻率隨溫度的增加而減?。ǚQ為負(fù)溫度電阻率隨溫度的增加而減小（稱為負(fù)溫度系數(shù)）系數(shù)） 微量的雜質(zhì)對半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能有很大的微量的雜質(zhì)對半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能有很大的影響影響 光照可以改變半導(dǎo)體的電阻率光照可以改變半導(dǎo)體的電阻率光生伏特效應(yīng) 當(dāng)入射光子的能量大于禁帶寬度時，光照射在距表面很近的pn結(jié)，就會在pn結(jié)產(chǎn)生電動勢，接通外電路就可形成電流。這稱為光生伏特效應(yīng)。 太陽能電池就是利用光生伏特效應(yīng)制成的。3.2什么是什么是“硅材料硅材料” 硅：臺灣、香港稱為矽，化學(xué)元

9、素符號Si，相對原子質(zhì)量為28.09，在地殼中的含量約占27.6%，主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在。 灰色金屬光澤，密度2.33g/cm3，熔點1410，沸點2355，溶于氫氟酸和硝酸的混算中，不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間。硅材料的一些技術(shù)參數(shù)1.導(dǎo)電類型2.電阻率3.少數(shù)載流子壽命4.晶向偏離度與 晶體缺陷5.碳、氧含量6.雜質(zhì)控制7.其他四、多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)四、多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)1.導(dǎo)電類型：由摻入的施主或受主雜質(zhì)決定，P型多摻硼，N型多摻磷。多晶硅片導(dǎo)電類型要求為P型。2.電阻率：多晶鑄錠時摻入一定雜質(zhì)（多晶中統(tǒng)稱母合金）以控制電阻率，電阻率控制的是均勻度，電阻率均

10、勻度包括縱向均勻度、斷面均勻度、微區(qū)均勻度，多晶硅片的電阻率控制在1.0-3.0.cm。3.少子壽命：半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子，在P型半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子，那么在P型半導(dǎo)體中電子就是少子。少子在受到外界光、電等刺激情況下所產(chǎn)生的附加電子和空穴瞬間復(fù)合到消失的時間即為少子壽命。多晶硅片的少子壽命時間在2s。4.碳、氧含量：在鑄造多晶過程中，由于外在的諸多因素，造成多晶鑄錠后碳、氧含量不合格，直接影響后續(xù)電池片的轉(zhuǎn)換效率，一般多晶硅錠頂部碳含量較高，底部氧含量較高。標(biāo)準(zhǔn)控制范圍為O14ppm、C 16ppm。5.雜質(zhì)控制：在鑄造多晶過程中，包括原料狀況、多晶爐熱場材料等往往會帶來