趙常福

摘 要：隨著單晶光伏發(fā)電大規(guī)模的應(yīng)用，市場(chǎng)對(duì)單晶硅的需求和競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈和突出，單晶生產(chǎn)過(guò)程的管控直接影響單晶成本的高低，然而單晶硅生產(chǎn)過(guò)程中晶體擺動(dòng)是直拉法經(jīng)常出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，并影響單晶的正常生長(zhǎng)，造成單晶生產(chǎn)的成本上升，從生長(zhǎng)機(jī)理方面看，晶體擺動(dòng)會(huì)引起液面溫度的變化，對(duì)固-液界面的穩(wěn)定性造成干擾，從而影響單晶的品質(zhì)和無(wú)位錯(cuò)生長(zhǎng)；從操作控制方面而言，晶體擺動(dòng)動(dòng)會(huì)使直徑控制變得困難，也不利于等晶生長(zhǎng)過(guò)程中的自動(dòng)控制，造成了生產(chǎn)周期的相對(duì)延長(zhǎng)，從而增加了生產(chǎn)成本。分析了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中晶體擺動(dòng)的來(lái)源及其對(duì)單晶生長(zhǎng)的影響，并探討了一些解決晶體擺動(dòng)的方法來(lái)消除這一影響。

關(guān)鍵詞：直拉法；晶體；擺動(dòng)

中圖分類號(hào)：TS262.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）22-0048-02

隨著單晶硅光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用，平價(jià)上網(wǎng)的政策驅(qū)動(dòng)，單晶成本的持續(xù)降低，單晶硅正向高效率、高品質(zhì)、無(wú)缺陷方向發(fā)展。當(dāng)前硅單晶的主要生產(chǎn)方式為直拉法，在這一生產(chǎn)過(guò)程中，晶體擺動(dòng)對(duì)硅單晶的影響不可避免，生產(chǎn)過(guò)程中晶體擺動(dòng)會(huì)影響硅單晶的品質(zhì)。同時(shí)，增加了硅單晶的位錯(cuò)機(jī)率，影響了硅單晶的成品率，從而影響到生產(chǎn)效益。

1 拉制單晶過(guò)程晶體劃弧發(fā)生的原因

晶體劃弧在單晶拉制行業(yè)里，大家習(xí)慣叫做劃弧，其實(shí)這種劃弧，分為對(duì)稱擺動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)兩種，并且出現(xiàn)的階段也不同，有的從開(kāi)始放肩就擺動(dòng)或劃弧，有的是在等徑階段發(fā)生，等徑不同長(zhǎng)度，都有可能發(fā)生，還有的是在劃弧時(shí)出現(xiàn)，無(wú)論哪個(gè)階段發(fā)生，一旦發(fā)生這種現(xiàn)象，對(duì)拉晶影響特別大，輕則影響直徑控制，重則斷線，從頭開(kāi)始，重新拉制，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，造成生產(chǎn)成本的上升。

1.1 擺動(dòng)發(fā)生的原因

通過(guò)多年對(duì)拉晶過(guò)程中的晶體擺動(dòng)和劃弧的研究，結(jié)合單晶爐結(jié)構(gòu)的特性分析，各部位對(duì)拉晶擺動(dòng)和劃弧的影響，根據(jù)發(fā)生擺動(dòng)和劃弧的現(xiàn)象，總結(jié)一線維修的經(jīng)驗(yàn)，并多次總結(jié)和驗(yàn)證，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)發(fā)生的擺動(dòng)和劃弧進(jìn)行分類，晶體擺動(dòng)的原因分析和原因占比見(jiàn)圖1，晶體劃弧的原因分析和原因占比見(jiàn)圖2。

1.2 晶體劃弧發(fā)生的原因（圖2）

2 處理措施

出現(xiàn)擺動(dòng)或者劃弧現(xiàn)象，首先要查找原因，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，最可能處理的部位就是上軸，因此先排除上軸出現(xiàn)的問(wèn)題，如果上軸的問(wèn)題處理完后，還不能正常，只能停爐處理，因此運(yùn)行時(shí)分析原因很關(guān)鍵。具體分析詳情如表1和表2所示。

3 根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)判斷原因

在日常生產(chǎn)過(guò)程中，大部分劃弧擺動(dòng)故障都有明顯原因，可以從不同的拉晶狀態(tài)判斷不同的故障原因：

（1）引放或放肩時(shí)劃弧擺動(dòng)：阻尼套松動(dòng)或損壞、外界震動(dòng)影響、氬氣流量不均、爐體對(duì)中及水平偏差、鋼絲繩有毛刺、提拉頭動(dòng)平衡失效。

（2）等徑前期劃弧擺動(dòng)：晶堝升運(yùn)行不平穩(wěn)，晶升、堝升精度異常。

（3）等徑后期劃弧擺動(dòng)：揮發(fā)物堵塞、排氣不均（石墨氈排氣口不暢、抽氣口排氣不勻）。

（4）間歇性劃弧擺動(dòng)：熱系統(tǒng)問(wèn)題，托桿與坩堝軸連接松動(dòng)、熱場(chǎng)溫度變化大，加熱器發(fā)熱不均勻、液面溫度低拉速過(guò)快。

4 結(jié)語(yǔ)

單晶生長(zhǎng)過(guò)程中，晶體擺動(dòng)和劃弧是經(jīng)常會(huì)發(fā)生的，會(huì)對(duì)單晶品質(zhì)和生長(zhǎng)控制造成不利影響，本文是通過(guò)長(zhǎng)期在單晶生產(chǎn)一線跟蹤和處理晶體擺動(dòng)和劃弧而總結(jié)的有效經(jīng)驗(yàn)，并與單晶生長(zhǎng)機(jī)理結(jié)合分析，重點(diǎn)闡述了關(guān)于晶體擺動(dòng)和劃弧發(fā)生的原因以及處理辦法，并分析擺動(dòng)和劃弧的發(fā)生機(jī)理以及對(duì)單晶生長(zhǎng)品質(zhì)、位錯(cuò)、直徑等的影響，為工作在單晶生產(chǎn)一線的維修和操作人員提供參考。由于本人水平有限，本文只供參考，不足之處還請(qǐng)諒解。