太阳能多晶硅铸锭简介

1、太阳能多晶硅铸锭简介 多晶硅铸锭车 间简介 太阳能多晶硅铸锭简介 硅锭的各种参数要求：硅锭的各种参数要求： 1. 重量及外观尺寸 质量：4000.8kg 外形：840mm840mm250mm 2. 硅锭的电导性能（硅锭的导电类型为p型） 电性能一级标准： 电阻率：0.7.cm2.cm 且平均少子寿命：2s 电性能二级标准： 电阻率： 2.cm4.cm 且平均少子寿命：1s2s 太阳能多晶硅铸锭简介 太阳能多晶硅铸锭简介 铸锭车间简介 一、铸锭车间生产流程 铸锭车间生产分五个工序：喷涂工序、装料工序、铸锭炉工序、 维修工序、后勤工序。 喷涂工序、装料工序和铸锭炉工序是生产工序。 维修工序和后勤工

2、序是车间服务工序。 太阳能多晶硅铸锭简介 车间工艺关系图 喷涂工序 坩埚检验 坩埚喷涂 坩埚焙烧 原材料领用 原硅料 杂料 回收料 备料工序 坩埚装料 装炉，运行程序 程序结束，出炉 卸载硅锭，入库 铸锭炉工序 太阳能多晶硅铸锭简介 二、主要设备和工装工具 坩埚烘箱：对喷好喷涂的坩埚焙烧。 坩埚旋转装置：对坩埚各面进行加热，达到工艺要求温度以 及保证喷涂质量。 3. 强力自动搅拌机：将氧化硅与纯水进行均匀搅拌。 4. 铸锭炉：铸造多晶硅锭。 5. 柱式电动悬臂起重机：卸锭。 6. 硅锭存放架：存放入库硅锭。 7. 电叉车：出装炉 太阳能多晶硅铸锭简介 喷涂工序简介 太阳能多晶硅铸锭简介 一、工

3、序目的：一、工序目的： 在铸锭过程中，防止高温下硅料和坩埚中石英 （SiO2）发生反应。 二、工序原理：二、工序原理： Si+SiO2 1500 2SiO 而高温条件下，氮化硅与石英和硅料均不反应。 太阳能多晶硅铸锭简介 三、设备及工具：三、设备及工具： 坩埚旋转加热装置、坩埚烘箱、喷枪、电子 天平称、点温计、强力搅拌机、运输小车、夹 子、烧杯、量筒、盒尺、细沙网、线手套、PVC 手套、防护服、百洁布、瓷勺。 四、材料与工艺气体：四、材料与工艺气体： 坩埚、氮化硅、纯水、压缩空气。 太阳能多晶硅铸锭简介 领取坩埚 退库 坩埚检验清理坩埚 喷枪准备 坩埚加热 涂料准备 坩埚喷涂 坩埚焙烧涂层检验

4、 清洗重喷 装料使用 不合格 不合格 合格 合格 四、四、 作业流程图作业流程图 太阳能多晶硅铸锭简介 领取坩埚领取坩埚 从库房领取坩埚运到喷涂室。 注意： 移动坩埚时要托底移动，避免拉拽、挤压坩埚以 及单点移动坩埚。 搬运坩埚时不允许用手触摸坩埚，防止污染坩埚。 1.使用坩埚时要轻拿轻放，严谨磕碰和震动坩埚。 返回返回 太阳能多晶硅铸锭简介 检验坩埚检验坩埚 坩埚的开包装检验 坩埚包装箱无破损 包装箱震动指示剂 如果问题及时通知质检部质量检测人员进行质检，并做相 应的处理。 坩埚的外形尺寸和内、外表面质量检验 使用卡尺和盒尺测量坩埚的尺寸、壁厚、侧高。 坩埚质量不能有任何缺陷（无污损、无大气

5、孔、无 裂纹、凹凸起伏不大于2mm） 返回返回 太阳能多晶硅铸锭简介 清理坩埚 1先用压缩空气吹净坩埚内壁的颗粒物，使用 百洁布擦净坩埚内壁。 喷枪准备 1将喷枪和压缩空气管连接好。 2调节喷枪设置喷枪压力。 返回 太阳能多晶硅铸锭简介 坩埚加热 1.用百洁布清理坩埚内表面，并用压缩空气吹 扫干净。 2.将坩埚放入坩埚旋转加热装置中，对坩埚进 行加热。注意把坩埚放入坩埚旋转装置时，不要 使用蛮力，坩埚的承重面是固定面；调整坩埚和坩 埚旋转装置四面缝隙，保证四面变热均匀。 返回 太阳能多晶硅铸锭简介 涂料准备 按规定配比配制喷涂材料（Si3N4和DI水）。 注意： 先加DI水至烧杯中再倒入氮化硅

6、。 调节搅拌速度至合适速率进行搅拌并均匀 倒入氮化硅粉末。 1.加入完毕后先高速搅拌若干分钟后再低速 搅拌若干分钟。 返回 太阳能多晶硅铸锭简介 坩埚喷涂 用点温计测量坩埚内壁温度达到合适温度时 开始喷涂。 注意： 喷涂前先测试喷涂效果 喷涂过程中涂料必须始终处于搅拌状态 1.喷涂过程中随时用点温计测量坩埚温度，观 察坩埚状态 返回 太阳能多晶硅铸锭简介 坩埚焙烧 将喷好的坩埚放入烘箱内，开始坩埚焙烧。 整个过程大概需要3040小时，先快速升温至 设定温度，保持几小时后，自然冷却至合适温 度，再开盖冷却。 检验涂层 涂层合格条件： 涂层均匀、无气泡、无脱落、无裂缝等， 喷涂高度为坩埚高度的2/

7、3。 返回 太阳能多晶硅铸锭简介 喷涂工序安全操作规程 穿防护服，戴过滤口罩。 首先要把排风装置打开。 过滤面具定期更换过滤器。 加热时，喷涂温度不能过高，不要用手接触。 坩埚较重，在搬运时要两个人协作。 陶瓷制品易碎，运输过程要十分小心 。 太阳能多晶硅铸锭简介 装料使用 使用运输小车把喷好图层的坩埚放到 铺有橡胶垫的货架上以待使用，详细填 写喷涂工艺跟踪单。 NEXT 太阳能多晶硅铸锭简介 装料工序简介 太阳能多晶硅铸锭简介 一、工序目的：一、工序目的： 按顺序摆放，避免涂层受损 二、工装工具：二、工装工具： 电子台秤、电子天平、塑料篮盒、 四探 针电阻率测试仪、P/N型测 试仪 太阳能多

8、晶硅铸锭简介 四探针电阻率测试仪：首先打开电源观察显示屏是否可以 正常显示数字，以此判断电源线是否连接正常。然后用标 准块或正常回收料来测试仪器是否正常工作。 四探针电阻率测试仪 太阳能多晶硅铸锭简介 P/N型测试仪： 打开电源，检查电源和加热指示灯是否亮，大约10分钟左 右后，保温指示灯变亮，此时用手握住热表笔感觉温度， 在40-60度左右为正常，然后用标准块或正常回收料来测 试仪器是否正常工作。 G 冷表笔 热表笔 简易原理结构图 太阳能多晶硅铸锭简介 三、流程简介 材料领用材料领用 从二级库把劳保用品和硅料领出。当 班时，首先应将预计是用的劳保用品 （PVC手套、口罩、木纹胶带等）一次性

9、 取出，然后按工艺配比将硅料领出。 太阳能多晶硅铸锭简介 硅料准备 硅料的种类大致有以下几种： 多晶原硅料、多晶碳头硅料、多晶硅锭回 收的硅料、单晶棒或单晶头、尾料、单晶锅底 料、单晶碎硅片、其他半导体工业的下脚料。 太阳能多晶硅铸锭简介 原硅料 块状硅料要进行抽样检测，必要时要进行 全部检测。且备料时注意质量是否正常 （如表面是否有氧化变色现象），按备 料工艺配比要求称取原硅料质量。 太阳能多晶硅铸锭简介 多晶硅锭回收料 多晶硅锭回收料要进行全部检测，并按备料 工艺配比要求称取质量。 正常回收料包括：底料、边料、顶料、角料、 回收硅片、回收硅块 太阳能多晶硅铸锭简介 杂料的准备 块状杂料要根

10、据大小进行全部或抽样检 测，直到达到配比质量。片状杂料进行抽样 检测，使用导电类型测试仪测试p/n型并分档； 使用电阻率测试仪测试电阻率并按掺杂剂计 算要求进行分档；抽检片状硅料时，要选取 整个包装袋不同位置硅片进行检测，以保证 抽检质量。 太阳能多晶硅铸锭简介 掺杂剂的准备掺杂剂的准备 领取掺杂剂，首先测试掺杂剂的p/n型和 电阻率，然后计算出需要掺杂剂的质量，并 用天平准确称量后使用。注意： 1. 电子天平要干净、归零。一定要进行一次 掺杂实验，结果正常后才可批量使用，且必 须进行p/n型和电阻率的测试。 2. 集中分类摆放 集中分类摆放在一起，贴上标签，注意提前 对原硅料进行检测。 太阳

11、能多晶硅铸锭简介 坩埚准备 1. 操作人员要戴口罩和PVC手套，坩 埚放在垫有橡胶垫板的小车上，若坩埚 内有脱落氮化硅粉尘，及时用压缩空气 吹出，防止进入熔硅影响结晶质量。 2. 把石墨支撑垫板放在装料小车上 的中部（使用直推小车）要确保石墨板 平衡的放在运输小车上。 3. 把坩埚放在石墨支撑底板上， （确保石墨板不晃动）使石墨板思四边 边缘与坩埚的四边距离基本一致，必要 时调整坩埚的位置。 太阳能多晶硅铸锭简介 四、装料操作基本要领和工艺要求： 1. 装料人员要穿防护服，戴口罩和PVC手 套。 2. 形状不规则的片料或大块硅料在指定 区域砸 碎，对片料进行破碎，使用专用砸料箱， 注意此过程必

12、须戴PVC手套、护目镜，防 止危害人体。 3. 挑选“硅料表面比较光滑的面” 。大 小块料要尽量均匀，碎料尽量用来填缝 隙。 4. 硅料大小摆放位置适当。 太阳能多晶硅铸锭简介 5. 角部和侧棱不能紧挨着放置大块硅料，必须 用碎料来填充。 6.顶部不放大硅料，也不要放置很细碎的硅料。 7.装料高度超过10cm后，可用塑料蓝盒直接倒 料，之前要用手轻轻摆放。 8.在装料过程中，一定不能碰到坩埚内壁，发现 破坏要取出硅料，重新喷涂，直至符合要求再用。 太阳能多晶硅铸锭简介 9. 一半的硅料装完后，领取掺杂剂，用电子 天平称重后均匀的放置到硅料的表面。掺杂 剂假如完成后，继续加入硅料，直至达到规 定

13、数量为止。 10.将装好料的小车小心推到小车摆放区，推时 尽量平稳，避免剧烈震动。 11.完成后认真填写装料工艺跟踪单打扫卫 生，把掉落到地面的随碎硅料回收到指定的 地方。 太阳能多晶硅铸锭简介 铸锭炉工序 太阳能多晶硅铸锭简介 一、目的： 铸锭工序采用定向凝固法，以辐射红 外线的方式加热（加热均匀），在铸锭炉 生长电阻率0.72 .cm的多晶硅锭。 二、设备及工具： 铸锭炉、隔热手套、吸尘器、口罩、 硅锭小车、电叉车、电子台秤、硅锭夹子、 柱式电动旋转启动机。 太阳能多晶硅铸锭简介 二、原理说明： 太阳电池多晶硅锭是一种柱状晶，晶体 生长方向垂直向上，是通过定向凝固（也 称可控凝固、约束凝固

14、）过程来实现的， 即在结晶过程中，通过控制温度场的变化， 形成单方向热流(生长方向与热流方向相 反），并要求液固界面处的温度梯度大于0， 横向则要求无温度梯度，从而形成定向生 长的柱状晶。 太阳能多晶硅铸锭简介 定向凝固柱状晶生长示意图 热流方向 侧向无温度梯度， 不散热 晶体生 长方向 太阳能多晶硅铸锭简介 铸锭炉 一、系统硬件说明 主体炉 电源柜 控制柜 热区 真空泵系统 太阳能多晶硅铸锭简介 炉盖 顶部加热器 坩埚 支持板 底部加热器 热开关 冷却板 炉体 热区示意图 太阳能多晶硅铸锭简介 返回 太阳能多晶硅铸锭简介 控制屏 太阳能多晶硅铸锭简介 二、各屏幕使用说明 太阳能多晶硅铸锭简介

15、 报警屏幕 太阳能多晶硅铸锭简介 模式屏幕 太阳能多晶硅铸锭简介 主参数屏幕（1） 太阳能多晶硅铸锭简介 主参数屏幕（2） 太阳能多晶硅铸锭简介 手动屏幕 太阳能多晶硅铸锭简介 图表数据屏幕 太阳能多晶硅铸锭简介 三、材料与工艺气体： 装好硅料得坩埚、石墨支撑板、真空脂、异 丙醇、压缩空气、冷却水、氩气。 四、操作流程 铸锭炉状态检验 装炉 程序运行过程 程序 结束出炉 硅锭卸载 太阳能多晶硅铸锭简介 五、流程简介 1 1）装炉前准备工作）装炉前准备工作 安装坩埚四周的石墨板，对齐石墨板上 的螺栓和螺孔，螺母用手稍微拧紧即可， 观察石墨板四周和坩埚四周的空隙，移 动石墨板确保坩埚居中放置。 检

16、查隔热笼是否正常，且底部的四个角 要和炉腔的下沿基本在一个平面上、无 倾斜、凹凸现象石墨板的四个角和炉腔 的距离一致。 太阳能多晶硅铸锭简介 3. 回视炉腔内各部件，包括：DS块、石棉防漏 液层、泄漏线、石棉加热器、电极的绝缘垫 片等是否正常，如有问题，需找技术人员处 理。 太阳能多晶硅铸锭简介 2 2）铸锭炉装炉）铸锭炉装炉 确保下炉腔在下限位置，用吸尘器清洁炉 腔，温度高时禁止操作，避免烫伤人体或污 染石墨板。 1. 检查坩埚装料和石墨支撑板的状态，确认 无异常后试用装/卸料叉车，托起装好了的坩 埚支撑板，注意坩埚的平衡性，要使坩埚支 撑在两个叉臂的中央。 太阳能多晶硅铸锭简介 升高叉臂之

17、上限位，小心驾驶进入下炉腔 两导轨之间，缓慢降低坩埚，慢慢的放到 DS块上，用尺子测量DS块到石墨板四个边 缘的距离均为40.5cm，确定石墨支撑板 居中，把坩埚放到DS块上，在此过程中， 需注意叉车底部不要压倒顶部石墨板。 将坩埚放在DS块上后，慢慢移出叉车。 用百洁纸和异丙醇清洁上下炉腔法兰盘断 面，然后在下炉腔密封零位上均匀涂一层 薄层高温真空脂。 太阳能多晶硅铸锭简介 手动操作打开下炉腔升降控制屏，提升下 炉腔。下炉腔开始向上移动，逐渐加速至 最大速度35cm/min，在触发上不加速限位 后，速度降为5cm/min，触发上限为后， 下炉腔停止，最大速度禁止超过40cm/min （严禁！

18、） 上下炉腔闭合后，锁住下炉腔到上炉腔的 4个安全卡子。 在铸锭炉跟踪单上做好记录，打扫铸 锭炉周围的卫生。 太阳能多晶硅铸锭简介 3 3）程序运行过程）程序运行过程 加热-熔化-生长-退火-冷却 加热 加热区，程序第一段是一个默认步骤，不能 通过配方改变，该段的作用是对加热元件预 热，隔热层从38m降至零位，如果归零出现 问题，系统自动弹出报警。 太阳能多晶硅铸锭简介 熔化 熔化是将固体硅转化成液体硅，温度最高可 达1560度，是温度最高段，应提起特别重视 在第十段，熔化结束，出现报警，弹出熔化 是否完成的确认窗口，发出警告。出现第一 个报警后，点击“Cancel”,之后由操作者在 中心观测

19、孔观测是否融化完成，连续观测3-5 分钟，若没有硅料固体出现，点击“Agree”， 程序方可继续运行。 太阳能多晶硅铸锭简介 生长 此阶段为长晶阶段，观察隔热层丝杠位置确 人升降系统是否正常工作。在第六段剩余3小 时，会发出报警声，弹出透顶确认窗口，此 时操作者应在中心观察孔观察是否透顶，确 认透顶后，点击“开始延迟”，延迟时间设 定在主参数屏幕上，延迟时间一般是15-60分 钟，延迟完成后自动跳至下一段。 太阳能多晶硅铸锭简介 退火 隔热层下降至零位，温度降至1370度恒温， 开始退火处理。 冷却 冷却运行11小时左右，整个硅锭循环结束。 太阳能多晶硅铸锭简介 注意： 在铸锭过程中由几个关键

20、点：熔化报警、透顶 报警、长角报警。整个铸锭循环过程中，如果 熔化和生长前期阶段发生异常，将是设备处于 非常危险状态，必须予以严密关注。 各阶段均要认真填写铸锭炉运行记录表， 出现异常，应立即汇报技术员处理。 太阳能多晶硅铸锭简介 4）DSS硅锭出炉 程序运行结束后，屏幕自动跳出是否保存 本次运行记录功率曲线，如果此次运行正 常，则保存；否则不保存。 如果炉腔内压力低于980mbar，则需对炉 腔充气。回填操作时，炉腔内压力超过 980mbar后回填操作一般会自动停止。如 未自动停止，则需手动停止。 太阳能多晶硅铸锭简介 当程序运行结束时，弹出移走下炉腔卡子 的警报窗口，依次打开四个炉腔卡子后

21、点 击“YES”进入下炉腔升降控制屏。 手动操作下炉腔与上炉腔分理。 注意： 此时整个下炉腔是靠三个支柱的橡胶 垫支撑，这是连接丝杠不再起承重作用， 如果丝杠仍承重，下炉腔则要调整。在升 降过程中，不能有外力影响下炉腔升降， 仔细观察下炉腔的运行状态，如发现下炉 腔大幅的摆动和上下限位异常，应及时通 知技术员。 太阳能多晶硅铸锭简介 使用装卸料叉车，升起叉臂，使之高于炉腔 法兰盘1-2，小心驾驶叉车，进入炉腔下边的 导轨，当叉臂到达适合位置（叉臂后左右居 中于坩埚石墨板）后，升起叉臂托起坩埚支 撑板，直到触发上限位开关。 除叉车驾驶者之外，要有一名员工时刻关注 叉的前端和西侧，防止平大盘坩埚支撑板 或 DS块。放置碰破坩埚或碰损DS块。 太阳能多晶硅铸锭简介 快速从铸锭炉中推出叉车，降叉臂吧坩埚 放到运输小车上，放到指定位置，使硅锭