直拉法单晶硅制备过程控氧技术研究进展

随着我国光伏行业的快速发展,直拉(CZ)法制备的单晶硅朝着大尺寸、高品质、低成本的方向发展,然而随着单晶硅尺寸越来越大,其内部氧杂质含量偏高的问题也越来越突出。本文在介绍CZ法制备单晶硅过程中氧杂质传输机理的基础上,归纳总结了单晶硅生产过程的控氧技术现状,分析了热场结构优化、工艺优化、掺杂元素、氩气流场优化以及新型CZ技术对单晶硅氧杂质含量的影响规律,并对控氧技术的发展方向提出了展望。     

电火花线切割单晶硅的损伤层

采用截面显微观察法和择优蚀刻法对电火花线切割单晶硅产生的亚表面损伤层进行检测.用光学显微镜观测和分析电火花线切割硅表面沿纵向分层择优腐蚀后的形貌:用能谱仪对腐蚀后的硅表层杂质元素进行分析;用扫描电子显微镜观察和测量腐蚀后硅样品的亚表面裂纹.结果表明:电火花线切割单晶硅损伤层主要由杂质元素重污染层、重熔层和含有高密度位错...     

内蒙古调结构主推绿色硅链条

内蒙古自治区将构建”金属硅-有机硅-多晶硅-单晶硅-光伏电池组件-光伏发电及风机制造-风电场”的新能源绿色硅产业链条，受到业界广泛关注。     

多晶硅生产中精馏节能减排与提高质量技术的应用

多晶硅不仅是信息产业的基础材料，而且也是实现光电转换（如太阳能发电）的理想材料。在全球光伏产业链中，高纯度硅料（不仅硅的纯度高达7-9个9，而且其中的硼、磷等杂质限制在几十个ppt（十亿分之几十））是光伏企业生产太阳能电池所需要的核心原料。因此，高纯度硅料的合成、精制、提纯、生产也就成为光伏产业集群中最上游的产业。     

高效晶硅太阳电池的发展与抑制光衰的研究进展

晶硅太阳电池在光伏发电中占有80％以上的市场份额,其科技进步主导着光伏发电的走向.随着晶硅太阳电池光电转换效率的提高,其光衰也随之提高,成为高效晶硅电池科技发展的瓶颈.研究发现,硅中的杂质补偿度和B-O复合体均能造成电池的“光衰”.利用掺镓硅单晶替代掺硼硅单晶并严格控制硅中的杂质补偿度能够大大抑制光衰,其机理和工艺的研究对高效晶硅电池的发展意义重大.     

光伏压延玻璃硅珠结石产生机理与分析

利用岩相分析、电子探针和光学显微镜,对光伏压延玻璃生产线产生的玻璃硅珠结石缺陷进行分析,鉴别出硅珠类结石为单质硅结石,来源于玻璃液中二氧化硅与杂质铝反应生成,同时伴随气泡产生,并对玻璃硅珠结石缺陷问题提出了有效的解决方法,为全氧燃烧窑炉压延玻璃生产提供了技术参考。     

我国成功实现太阳能冶炼高纯硅

世界上第一根太阳能冶炼的单晶硅日前由中国科技大学、中科院物理所陈应天等专家制成。中科院院士何祚庥认为，这是我国光伏发电技术领域的一项重大创新，使高效廉价冶炼高纯硅成为现实。     

直拉法单晶硅中位错影响因素研究进展

在介绍了直拉法单晶硅中位错形成及运动机理的基础上,归纳了其生长过程中籽晶热冲击、固液界面、晶体直径和杂质等因素对位错的影响,分析了硼、锗、氮、磷、砷掺杂元素和氧杂质对单晶硅位错行为的影响。籽晶热冲击会引起位错,而通过缩颈、回熔、籽晶预热以及采用掺杂的籽晶等方式可以使其得到抑制。凸向熔体的固液界面引起较大的边缘切应力产生边缘位错,当形状为平面时,可抑制位错形成;在重掺n型单晶硅中,固液界面的演变和{111}边缘面的形成可能促进过冷区域产生并中断顶锥生长,进而引发位错,并且边缘面的长度与熔融等温线的曲率有关;引晶时籽晶的不完全引晶,会产生位错且无法排出晶体,进而延伸至硅棒中;单晶硅直径增大和长晶过程中的直径波动都会增加位错的形成风险。掺杂是抑制位错形成与运动的有效方法,硼、锗、氮、磷、砷以及氧杂质对位错都起着不同程度的抑制作用,主要原因在于杂质原子对位错的钉扎效应。最后,针对缩颈工艺、热场设计、掺杂工艺和理论建模等方面,对未来的研究工作做出了展望。     

直拉法单晶硅中位错影响因素研究进展EI北大核心CSCD

在介绍了直拉法单晶硅中位错形成及运动机理的基础上,归纳了其生长过程中籽晶热冲击、固液界面、晶体直径和杂质等因素对位错的影响,分析了硼、锗、氮、磷、砷掺杂元素和氧杂质对单晶硅位错行为的影响.籽晶热冲击会引起位错,而通过缩颈、回熔、籽晶预热以及采用掺杂的籽晶等方式可以使其得到抑制.凸向熔体的固液界面引起较大的边缘切应力产生边缘位错,当形状为平面时,可抑制位错形成;在重掺n型单晶硅中,固液界面的演变和{111}边缘面的形成可能促进过冷区域产生并中断顶锥生长,进而引发位错,并且边缘面的长度与熔融等温线的曲率有关;引晶时籽晶的不完全引晶,会产生位错且无法排出晶体,进而延伸至硅棒中;单晶硅直径增大和长晶过程中的直径波动都会增加位错的形成风险.掺杂是抑制位错形成与运动的有效方法,硼、锗、氮、磷、砷以及氧杂质对位错都起着不同程度的抑制作用,主要原因在于杂质原子对位错的钉扎效应.最后,针对缩颈工艺、热场设计、掺杂工艺和理论建模等方面,对未来的研究工作做出了展望.     

炭/炭复合材料分体坩埚的研制开发

研制了一种单晶硅炉用炭/炭复合材料分体坩埚,重点讨论了炭/炭复合材料坩埚帮的设计制造、石墨底托的设计、底托与坩埚帮的结合等问题。通过试制品在客户单晶硅拉制过程中的应用,满足了成本低、寿命长的要求,达到了研制的目的。     

多晶硅产业发展的制约因素分析

多晶硅不但是生产单晶硅的原材料，也是当代人工智能、自动控、信息处理、光电能转换等半导体器件的电子信息基础材料。近几年来，在硅太阳能电池发展的驱动下，作为电子工业和太阳能光伏产业的基础材料，多晶硅市场得以迅速发展，但与此同时在其发展过程中仍出现一系列问题，制约着该产业的发展，在此我们对其制约因素进行分析并提出了相应的对策建议。     

常压碱溶法提取软锰矿酸浸渣中的硅

软锰矿经还原焙烧酸浸提取锰后,渣中二氧化硅质量分数超过60%,而且其他杂质较少,是较好的含硅原料。采用在常压下用氢氧化钠溶液浸出软锰矿酸浸渣中硅的工艺,通过正交实验和单因素实验,考察了反应温度、反应时间、氢氧化钠浓度和液固比等因素对硅浸出率的影响,并对浸出机理进行了探讨。结果表明：影响硅浸出率的主要因素依次为反应温度、液固比、反应时间和氢氧化钠浓度。当反应温度为120 ℃、液固比（溶液体积与软锰矿酸浸渣质量比,mL/g）为2∶1、反应时间为5.5 h、氢氧化钠浓度为20 mol/L时,硅的浸出率达到70.9%。     

从工业硅渣中回收硅和铝的研究

工业硅渣主要成分为硅、铝、钙三元氧化物及少量单质硅，其他杂质含量极少，可以作为制备高品质分子筛的原料。采用“苏打焙烧-碱浸”工艺从工业硅渣中提取硅酸钠和铝酸钠溶液，考察焙烧时间、焙烧温度、碳酸钠加入量对硅、铝浸出率的影响。结果表明：在焙烧温度为800℃、焙烧时间为30 min、碳酸钠加入量为理论量1.1倍的优化条件下，硅、铝转换率高，碱浸出时硅、铝的浸出率分别为82.34%和67.10%。该工艺可行，解决了工业硅废渣堆存问题，同时带来可观经济效益。     

利用电石渣制取高效漂白粉

1 前言 电石渣是电石乙炔法生产聚氯乙烯或其它用电石制备乙炔的生产中排放出来的工业废渣。用电石渣制取漂白粉这一途径最适合氯碱厂。因为随着氯碱工业的发展,氯碱平衡日益重要,利用电石渣生产高效漂白粉,可以吃掉多余的氯气。 2 工艺过程及反应原理 电石渣是工业碳化钙(电石)与水作用的产物,其主要成份为氢氧化钙,另外含有少量碳粒和水化硅铝酸钙等杂质。欲用以生产漂白粉,必须对其进行去除杂质的处理。本试验中采用先磁选后过筛的方法去除杂质,处理后的清浆直接氯化即得产品。工艺流程如下:     

单晶硅表面微结构调节技术的改进

提出改变碱液腐蚀单晶硅表面特性的一个简单方法,即在碱液中加入活性剂改变碱液在硅表面的润湿性能从而改变其腐蚀特性。分别采用普通碱液、四甲基氢氧化铵（tetramethylammonium hydroxide,TMAH）溶液和加入阴离子有机氟表面活性剂的普通碱液腐蚀硅表面。结果发现：普通碱液和TMAH腐蚀液腐蚀的硅表面的金字塔大小差异大、有许多蜂窝状的小金字塔,反射率较高;用加入阴离子有机氟表面活性剂的普通碱液腐蚀的单晶硅表面,能形成比较规则的金字塔,金字塔尺寸为4～6μm、均匀性好、覆盖率高、表面反射率下降到12．65％。有机氟表面活性剂能提高硅在碱中腐蚀速率,有效调控单晶硅金字塔形貌、大小与分布,为精确调控单晶硅表面微结构提供了可能。     

多孔硅形成过程中的晶态转变

采用电化学阳极氧化法,对p型单晶硅施加30 mA/cm~2的恒定电流密度,在40%氢氟酸溶液中和氮气保护气氛下分别极化1、3和5 min,制备不同生长阶段的多孔硅样品,通过表面形貌观测及微观结构表征,获得从单晶硅到多孔硅形成过程所涉及的各种晶态组成的相对比例。结果表明:不同极化时间制得的单晶硅表面均形成了海绵状均匀分布的纳米孔洞结构。在多孔硅的形成过程中,单晶硅结构发生了显著的晶态转变和晶粒尺寸变化,导致大单晶、纳米晶和无定形态并存,晶粒直径从初期的1.41 nm减小到并保持在0.65 nm,而晶态的转变和晶粒尺寸的变化被认为与晶格畸变程度有关。     

电子级多晶硅酸洗过程分析及经济成本论证

电子级多晶硅材料是集成电路产业链中一个极为重要的基础材料,是制造集成电路抛光片、高纯硅制品的主要原料,是信息产业最基础的原材料。电子级多晶硅表面金属杂质含量的高低对单晶硅的制备以及晶圆片良品率的高低有着密切的关系,因而通过硅块酸洗来控制多晶硅的表面金属杂质含量对多晶硅的品质提升有着至关重要的影响。目前,我国在电子级多晶硅酸洗方面的研究成果几乎还是空白。因此,如何使电子级多晶硅酸洗质量既满足电子级多晶硅酸洗标准又能达到酸洗最佳经济成本的目标,就是一个必须解决的课题。     

直拉单晶硅中的缺陷形成机理及控制方法

半导体级单晶硅作为半导体产业链中的重要原材料，其杂质、缺陷等品质对电子器件和集成电路的性能起着至关重要的作用。单晶硅生长和加工过程都不可避免地会形成各种缺陷。鉴于直拉法是目前主流的单晶硅制造方法，针对直拉法半导体级单晶硅制造技术中的晶体缺陷工程问题进行了探讨。简要介绍了半导体级单晶硅中各种晶体缺陷以及它们的形成机理。最后，总结了控制缺陷形成的主要方法。     

冶金法多晶硅酸洗去除金属杂质工艺探索

高纯多晶硅是制备单晶硅和太阳能硅电池的主要原材料,由于现阶段高纯多晶硅生产的主流技术西门子法不利于降低太阳能电池的成本,因此探索低成本高纯多晶硅生产技术成为目前国内外的热点之一。研究以造渣除B(硼)后的工业硅为原料,针对酸洗脱出金属硅中金属杂质的关键因素进行探索研究,对相应的工艺条件进行了摸索和验证,通过工艺条件的优化,确定了具有可操作性的工艺参数,金属硅中金属杂质的脱出率大于99%,效果显著,为寻找低成本高纯多晶硅生产技术工作进行有益探索。     

干法电石渣杂质赋存及高效分离研究

电石渣中Ca(OH)₂含量达到了80%以上，针对电石渣中包含的大颗粒杂质影响其资源化利用的问题，采用了XRD,XRF, XPS, FTIR和化学分析等方法对杂质组分进行了系统分析，采用短程气固高效分离工艺对电石渣进行旋风分离，研究了旋风分离过程对杂质的分离效果和产品应用的影响。结果表明，电石渣中的碳主要以碳单质和碳酸盐形式存在，铝硅多以铝硅酸盐形式存在，硫主要以硫酸盐、硫化物和硫醇的形式存在；旋风分离后电石渣中粗颗粒显著富集，铁在粗渣中富集现象显著，铝硅和钙组分未富集，细渣中酸不溶物含量显著减少。利用电石渣制备活性氧化钙，旋风分离细渣所制备的氧化钙产品抗压强度达到了5.1 MPa，相对于原渣和旋风分离粗渣均提高了约50%；细渣制备的活性氧化钙产品中酸不溶物质量分数与原渣和粗渣相比也显著降低，为0.46wt%。本研究为电石渣的杂质分析及工业化应用提供了依据。