王江宏 宗紅梅

摘 要：在太陽(yáng)能多晶鑄錠中，如何降低硬質(zhì)點(diǎn)占比一直是一個(gè)重要課題，硬質(zhì)點(diǎn)的多少直接影響后續(xù)切片加工的斷線率。大家普遍認(rèn)為，多晶鑄錠中硬質(zhì)點(diǎn)主要為硅團(tuán)簇，SiO2 ，SiC，Si3N4等混合物，其形成與投爐原材料有著重要的關(guān)系。本文介紹了多晶原料及低等級(jí)原料的使用。經(jīng)研究分析，原生多晶和低等級(jí)料在每次投爐中的最佳使用量，以權(quán)衡生產(chǎn)成本與品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：多晶原料；硬質(zhì)點(diǎn)；鑄造多晶硅

目前，原生多晶是多晶鑄錠選用的主要原料，經(jīng)裝料、鑄錠、切方、檢測(cè)、切斷平磨后，多晶小方錠再經(jīng)切片，分檢等環(huán)節(jié)，被加工成200μm左右的太陽(yáng)能級(jí)硅片。然而，不同原材料，經(jīng)多晶鑄錠后，對(duì)方錠雜質(zhì)會(huì)有不同的影響，一般來(lái)說(shuō)，原材料純度等級(jí)越高，所帶來(lái)的雜質(zhì)污染元素越少，相對(duì)應(yīng)的硬質(zhì)點(diǎn)的占比會(huì)較小，但高純度的原料，其價(jià)格較高，企業(yè)為了追求高的利潤(rùn)最大化，往往會(huì)選擇成本較低的原料來(lái)配合高成本的原料來(lái)投爐，如摻加各種二級(jí)、三級(jí)硅料，經(jīng)切割加工后產(chǎn)生的底皮，邊皮，頂皮等原料。因此，不同等級(jí)原料如何使用，已經(jīng)成為了核心工序。

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.1 主要設(shè)備與儀器

本文采用的是多晶鑄錠爐為京運(yùn)通G6鑄錠爐，加熱方式為頂側(cè)加熱，共5面。本次實(shí)驗(yàn)流程為鑄錠，開(kāi)方，紅外探傷檢測(cè)，所使用設(shè)備主要為多晶硅錠鑄錠爐、多線切方機(jī)、少子壽命儀和紅外探傷儀等。

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

本實(shí)驗(yàn)采用京運(yùn)通G6鑄錠爐，統(tǒng)一采用760kg投料量，使用不同比例原生多晶與低等級(jí)硅料，分析硬質(zhì)點(diǎn)占比及成品率的影響。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1不同比例原生多晶的實(shí)驗(yàn)安排

實(shí)驗(yàn)主要投爐原材料為原生多晶，配合經(jīng)切割加工后產(chǎn)生的底皮，邊皮投爐，其中，原生多晶比例依次投放量占比為40%、50%、60%、70%、80%、90%。

2.2原生多晶的不同使用比例對(duì)硅錠的影響

實(shí)驗(yàn)料經(jīng)鑄錠、切方、壽命檢測(cè)、切斷平磨后，采用紅外探傷儀對(duì)小方錠逐一探傷檢測(cè)，計(jì)算統(tǒng)計(jì)其硬質(zhì)點(diǎn)占比。

由上圖可以看出：隨著原生多晶料使用量的不斷增加，大錠硬質(zhì)點(diǎn)占比呈明顯下降趨勢(shì)，原生多晶占比40%時(shí)，硬質(zhì)點(diǎn)占比為3.38%，隨著原生多晶使用量的增加到90%，硬質(zhì)點(diǎn)占比下降至1.33%。由此可以得出：原料是影響多晶鑄錠硬質(zhì)點(diǎn)的一個(gè)主要因素，原料純度越高，高純度原料投爐占比越大，其硬質(zhì)點(diǎn)占比越小，在不考慮其他影響因素的前提下，為減少硬質(zhì)點(diǎn)的占比，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)在投爐時(shí)多選用純度高的原生多晶。硬質(zhì)點(diǎn)占比在2%以下時(shí)，對(duì)應(yīng)使用的原生多晶在70%以上，當(dāng)原生多晶占比90%時(shí)，硬質(zhì)點(diǎn)占比為1.33%，相比原生多晶占比80%時(shí)硬質(zhì)點(diǎn)占比的1.61%，下降幅度不大，為此，選用原生多晶占比70%或80%，與邊皮底皮混配投爐生產(chǎn)是一個(gè)比較合理的選擇。

2.3低等級(jí)原料對(duì)硬質(zhì)點(diǎn)的影響

大量投爐原生多晶料確實(shí)能夠降低大錠的硬質(zhì)點(diǎn)占比，但原生多晶價(jià)格相對(duì)較高，企業(yè)為追求更高的利潤(rùn)，往往會(huì)采用其他價(jià)格相對(duì)較低的低等級(jí)原料來(lái)代替部分原生多晶，以此來(lái)降低投爐成本。低等級(jí)料加入量分別為100Kg/爐、120Kg/爐、、150Kg/爐、200Kg/爐。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：隨著低等級(jí)原料使用量的不斷增加，大錠硬質(zhì)點(diǎn)占比呈明顯的上升趨勢(shì)。當(dāng)加入低等級(jí)原料重量為100Kg時(shí)，硬質(zhì)點(diǎn)占比為0.52%；當(dāng)加入低等級(jí)原料重量為120Kg時(shí)，硬質(zhì)點(diǎn)占比為1.65%；當(dāng)加入量到150Kg時(shí)，硬質(zhì)點(diǎn)占比為2.0%；當(dāng)?shù)偷燃?jí)原料重量達(dá)到200Kg時(shí)，硬質(zhì)點(diǎn)占比達(dá)到3.05%。由此可以得出：低等級(jí)原料相對(duì)于原生多晶而言，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有一定的影響，加低等級(jí)原料量越大，硬質(zhì)點(diǎn)占比越高，其影響程度也越大。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可根據(jù)原料成本和硬質(zhì)點(diǎn)帶來(lái)的負(fù)面影響，相互權(quán)衡，得出一個(gè)合理的低等級(jí)原料添加量。

3 結(jié)論

原生多晶使用量占比越大，大錠硬質(zhì)點(diǎn)占比越小，綜合成本因素，原生多晶使用量占比80%更適合工業(yè)生產(chǎn)。

低等級(jí)原料相對(duì)于原生多晶而言，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有一定的影響，加低等級(jí)原料量越大，硬質(zhì)點(diǎn)占比越高，其影響程度也越大。

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