一种用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法与流程

本发明属于带状硅制备技术领域，具体涉及一种用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法。

背景技术：

相比于传统的多晶还原炉硅芯，带状硅芯在直径和截面积相同的情况下，使用的硅原料相对较少，降低了硅芯的原料使用量和成本。由于直径和截面积加大，带状硅芯的外表面积也加大，有利于增加成绩速率和降低能耗。

但在实际应用带状硅的引拉步骤较难完成，重复精度很难得到保障，影响工业量产。另外硅为脆性材料当横向受力后极易碎裂，同时大表面的硅带与籽晶分离需等待较长时间，待生产过程中的热应力消退后再使用切割方法与籽晶分离从而形成产品，影响生产效率。

中国专利cn101565852a公开了一种多晶硅的连续生产方法，将固态硅加热熔融，然后使熔融后的硅依次通过多个结晶成型区，多个结晶成型区的温度是依次下降的，多个结晶成型去中端部的一个结晶成型区用于接收熔融状态的硅，并使熔融状态的硅冷却和结晶，排列在所述端部的结晶成型区之后的结晶成型区用于使来自所述端部的结晶成型区的晶体继续生长并成型为带状多晶硅，将带状多晶硅在20~60℃的冷却液中采用切割工具进行切割。该专利中带状多晶硅与籽晶分离需要等待较长时间，且待生产过程中的热应力消退后需在冷却液中进行切割，影响生产效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，实现了生长过程中快速拉制，分离时快速分离，其方法重复精度高，简单易操作。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，包括以下步骤：

（1）在惰性气体环境中，用石墨电阻或水冷线圈高频加热将多晶硅材料熔化，得到硅液。

（2）固定在软轴或硬轴下端的籽晶与步骤（1）中硅液接触，利用毛细作用引拉出一层与接触面等距的实体硅。

（3）步骤（2）中的实体硅脱离硅液温度下降逐步凝固成固体形成狭长地带，继续通过利用软轴或硬轴驱动向上持续凝固固体，形成与模具相同的大表面带状硅。

（4）生长结束后取出生长的带状硅，简单切除籽晶和带状硅产品中间的狭长硅带。

优选的，所述籽晶的结构包括第一圆台、第一圆柱体、第二圆台、第二圆柱体，所述第一圆台的一底面与第一圆柱体的一底面连接，所述第一圆柱体的另一底面与第二圆台的一底面连接，所述第二圆台的另一底面与第二圆柱的一底面连接，与第一圆柱体连接的第一圆台底面以及第二圆台底面的直径与第一圆柱体的直径相同。

更优选的，所述第一圆台面积小的一底面的直径为0.1~5mm，所述第一圆台的高度为0.1~50mm，所述第一圆台的开度为10~30°。

更优选的，所述第一圆柱体的直径小于第二圆柱体的直径，所述第一圆柱体的长度为10~300mm。

更优选的，所述第二圆台的开度为10~30°。

一种用于生长大表面带状硅的籽晶，接触面积小，根据硅的表面张力特性满足其引拉宽度在0.1-200mm，且引拉宽度与引拉长度成正比，所以根据生长大表面带状硅的大小，籽晶为1个或1个以上。

优选的，所述籽晶为高纯单晶硅。

优选的，所述简单切除为轻轻敲击。

与现有技术相比，本发明的优点在于：与常规技术相比，本发明避免了带状硅引晶拉制无法快速对准的缺陷，通过简单切除引晶时狭长硅带即可实现小接触面积的籽晶与带状硅产品分离，同时小接触面积的籽晶仍可继续使用，提高生产效率、节约生产成本。

附图说明

图1为本发明中用于生长大表面带状硅的籽晶的结构示意图。

其中：1为籽晶；2为第一圆台；3为第一圆柱体；4为第二圆台；5为第二圆柱体。

图2为本发明的使用效果图。

其中，6为狭长硅带；7为带状硅；8为模具；9为硅液。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明中用于生长大表面带状硅的籽晶的结构示意图。

一种用于生长大表面带状硅的籽晶，所述籽晶1包括第一圆台2、第一圆柱体3、第二圆台4、第二圆柱体5，所述第一圆台2的底面与第一圆柱体3的一底面连接，所述第一圆柱体3的另一底面与第二圆台4的一底面连接，所述第二圆台4的另一底面与第二圆柱5的一底面连接，与第一圆柱体3连接的第一圆台1底面以及第二圆台4底面的直径与第一圆柱体3的直径相同。

第一圆台2面积小的一底面的直径为0.1~5mm，所述第一圆台2的高度为0.1~50mm，所述第一圆台2的开度为10~30°。

第一圆柱体3的直径小于第二圆柱体5的直径。

第一圆柱体3的长度为10~300mm。

第二圆台4的开度为10~30°。

如图2所示，本发明的使用效果图。

一种用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，包括以下步骤：

（1）在惰性气体环境中，用石墨电阻或水冷线圈高频加热将多晶硅材料熔化，得到硅液9。

（2）固定在软轴或硬轴下端的籽晶1，籽晶1中第一圆台2中直径小的底面与模具8中硅液9接触，利用毛细作用引拉出一层与接触面等距的实体硅。

（3）步骤（2）中的实体硅脱离硅液温度下降逐步凝固成固体形成狭长地带6，继续通过利用软轴或硬轴驱动向上持续凝固固体，形成与模具相同的大表面带状硅7。

（4）生长结束后取出生长的带状硅，通过轻轻敲击即可切除籽晶1和带状硅7产品中间的狭长硅带6。

所述籽晶1为1个或1个以上。

所述籽晶1为高纯单晶硅。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）在惰性气体环境中，用石墨电阻或水冷线圈高频加热将多晶硅材料熔化，得到硅液；

（2）固定在软轴或硬轴下端的籽晶与步骤（1）中硅液接触，利用毛细作用引拉出一层与接触面等距的实体硅；

（3）步骤（2）中的实体硅脱离硅液温度下降逐步凝固成固体形成狭长地带，继续通过利用软轴或硬轴驱动向上持续凝固固体，形成与模具相同的大表面带状硅；

（4）生长结束后取出生长的带状硅，简单切除籽晶和带状硅产品中间的狭长硅带。

2.根据权利要求1所述的用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，其特征在于：所述籽晶的结构包括第一圆台、第一圆柱体、第二圆台、第二圆柱体，所述第一圆台的一底面与第一圆柱体的一底面连接，所述第一圆柱体的另一底面与第二圆台的一底面连接，所述第二圆台的另一底面与第二圆柱的一底面连接，与第一圆柱体连接的第一圆台底面以及第二圆台底面的直径与第一圆柱体的直径相同。

3.根据权利要求2所述的用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，其特征在于：所述第一圆台面积小的一底面的直径为0.1~5mm，所述第一圆台的高度为0.1~50mm，所述第一圆台的开度为10~30°。

4.根据权利要求2所述的用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，其特征在于：所述第一圆柱体的直径小于第二圆柱体的直径，所述第一圆柱体的长度为10~300mm。

5.根据权利要求2所述的用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，其特征在于：所述第二圆台的开度为10~30°。

6.根据权利要求1所述的用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，其特征在于：所述籽晶为1个或1个以上。

7.根据权利要求1所述的用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，其特征在于：所述籽晶为高纯单晶硅。

8.根据权利要求1所述的用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，其特征在于：所述简单切除为轻轻敲击。

技术总结
本发明涉及一种用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，具体为：固定在软轴或硬轴下端的籽晶与多晶硅材料熔化得到的硅溶液接触，利用毛细作用引拉出一层与接触面等距的实体硅；实体硅脱离硅液温度下降逐步凝固成固体形成狭长地带，继续通过利用软轴或硬轴驱动向上持续凝固固体，形成与模具相同的大表面带状硅；生长结束后取出生长的带状硅，简单切除籽晶和带状硅产品中间的狭长硅带。本发明的用于生长大表面带状硅的引晶拉制方法，通过简单切除引晶时狭长硅带即可实现小接触面积的籽晶与带状硅产品分离，同时小接触面积的籽晶仍可继续使用，提高生产效率、节约生产成本。

技术研发人员：葛文星;赵建;雍兵
受保护的技术使用者：江苏双良新能源装备有限公司
技术研发日：2020.01.20
技术公布日：2020.05.19