1、浙江光普能源有限公司浙江光普能源有限公司 多晶硅片生产工艺介绍多晶硅片生产工艺介绍 多晶硅片生产技术部多晶硅片生产技术部 目录目录 一、光伏产业链一、光伏产业链 二、多晶硅片生产流程二、多晶硅片生产流程 三、半导体和硅材料三、半导体和硅材料 四、多晶硅片生产技术指标（简介）四、多晶硅片生产技术指标（简介） 一、光伏产业链一、光伏产业链 “晶体硅原料生产”+“硅棒/硅锭生产”为光伏产业链上游； “太阳能电池制造”+“组件生产”+“光伏产品生产”为光 伏产业链中游；“光伏发电系统”为光伏产业链下游。 二、多晶硅片生产流程二、多晶硅片生产流程 多晶硅片的生产流程包括：多晶原料清洗、检测坩埚 喷涂多晶
2、铸锭硅锭剖方 硅块检验去头尾磨面、倒 角粘胶切片硅片脱胶硅片清洗硅片检验硅片包 装硅片入库 2.1多晶铸锭生产流程多晶铸锭生产流程 热流方向热流方向 硅溶液硅溶液 热交换台热交换台 加热器加热器 长晶方向长晶方向 公司铸锭用多晶炉为JJL500型 多晶炉，一次装载量在500KG，硅 料在高温下加热熔化。长晶过程中， 通过伺服控制器控制热交换台的上 升、下降以达到长晶的目的。长晶 的方向为向上生长，热流方向向下， 如右图所示。 硅锭经剖方后进行少子寿 命、电阻率、杂质等的检测，如 左图所示，为硅块的少子寿命截 面图。 2.2多晶切片生产流程多晶切片生产流程 去头尾：将硅块的头部和尾部去除 配置砂
3、浆：砂浆是为开方和切片用的 切片：用WIRESAW将硅块切割成硅 片（wafer） 粘胶：将硅块粘接在晶托上，为 切片做准备。 切割后多晶硅片切割后多晶硅片 多晶硅片生产设备一览多晶硅片生产设备一览 主要工序主要工序 使用设备使用设备 产品产品 业内主流设备业内主流设备 原料清洗 硅料酸洗、碱洗机、硅料烘箱 多晶原料（原生硅、循环 料） 张家港超声清洗设备 坩埚喷涂 喷涂站、坩埚烘箱 喷涂后坩埚 多晶铸锭 多晶铸锭炉 多晶硅锭 美国GT、德国ALD、绍兴精 工 硅锭剖方 剖方机 多晶硅块 HCT、上海日进 硅块检验 少子寿命检测仪、杂质探伤仪、碳 氧含量检测仪 划线后硅块 Semilab(施美
4、乐伯）设备系 列（WT-2000D、IRB50) 去头尾 截断机 小硅块 无锡上机、上海日进 切片 切片机 多晶硅片 瑞士HCT、MB，日本NTC，德 国KUKA 硅片清洗 硅片脱胶机、硅片清洗机 多晶硅片 张家港超声清洗设备 公司设备图片公司设备图片 硅料清洗机硅料清洗机 坩埚烘箱坩埚烘箱 喷涂台喷涂台 坩埚旋转台坩埚旋转台 多晶铸锭炉多晶铸锭炉 上海日进截断机上海日进截断机 无锡上机截断机无锡上机截断机 剖方机剖方机 红外杂质探伤仪红外杂质探伤仪IRB50 切片机切片机 硅片清洗机硅片清洗机 少子寿命检测仪少子寿命检测仪WT-2000D 三、半导体和硅材料三、半导体和硅材料 3.1什么是“
5、半导体材料”什么是“半导体材料” 材料按照导电的能力来划分可以分为： 导体 金属等 绝缘体橡胶，塑料等 半导体硅，锗等等 半导体材料是介于导体与绝缘体 之间的，导电能力一般的导体。它 的显著特点是对温度、杂质和光照 等外界作用十分的敏感。 半导体材料的内部结构半导体材料的内部结构 半导体材料之所以具有介于半导体材料之所以具有介于 导体与绝缘体之间的性质，一部导体与绝缘体之间的性质，一部 分原因是因为它的特殊的结构。分原因是因为它的特殊的结构。 科学分析表明，硅原子是按照科学分析表明，硅原子是按照 金刚石结构的形式占据空间位置金刚石结构的形式占据空间位置 （晶格）。（晶格）。 金刚石结构的排列特
6、点是：金刚石结构的排列特点是： 晶格立方格子的晶格立方格子的8个顶点有一个原子个顶点有一个原子 晶格晶格6个面的中心各有一个原子个面的中心各有一个原子 晶格的晶格的4个对角线离顶点的个对角线离顶点的1/4处各有一个原子处各有一个原子 金刚石结构 晶体的能带晶体的能带 导体存在一个电子不能填满的导带，故能导电。金属导体的电阻率约导体存在一个电子不能填满的导带，故能导电。金属导体的电阻率约 为为10810 6欧姆 欧姆 米米 ； 绝缘体只有满带和空带，没有导带，且禁带很大（绝缘体只有满带和空带，没有导带，且禁带很大（36 eV） ，故不能，故不能 导电。绝缘体的电阻率约为导电。绝缘体的电阻率约为1
7、081020欧姆欧姆 米米 ； 半导体只有满带和空带，但禁带很小（半导体只有满带和空带，但禁带很小（0.12eV），满带中的电子可以），满带中的电子可以 在光、热、电作用下进入空带，形成导带。电阻率约为在光、热、电作用下进入空带，形成导带。电阻率约为10 8 107欧姆欧姆 米。米。 本征半导体和杂质半导体本征半导体和杂质半导体 纯净半导体又叫本征半导体，就是指纯净半导体又叫本征半导体，就是指 晶体中除了本身原子外，没有其他杂质原晶体中除了本身原子外，没有其他杂质原 子存在。子存在。 假如在本征半导体中掺入杂质，使其假如在本征半导体中掺入杂质，使其 产生载流子以增加半导体的导电能力，这产生载流
8、子以增加半导体的导电能力，这 种半导体称为杂质半导体。种半导体称为杂质半导体。 n型和型和p型半导体型半导体 杂质半导体中以电子导电为主的称为杂质半导体中以电子导电为主的称为n (negative)型半导型半导 体体(硅掺磷、砷等硅掺磷、砷等族元素族元素)，以空穴导电为主的称为，以空穴导电为主的称为p (positive)型半导体型半导体(硅掺硼、镓等硅掺硼、镓等族元素族元素) 。 半导体的性质半导体的性质 电阻率随温度的增加而减小（称为负温度电阻率随温度的增加而减小（称为负温度 系数）系数） 微量的杂质对半导体的导电性能有很大的微量的杂质对半导体的导电性能有很大的 影响影响 光照可以改变半导
9、体的电阻率光照可以改变半导体的电阻率 光生伏特效应 当入射光子的能 量大于禁带宽度时， 光照射在距表面很近 的pn结，就会在p n结产生电动势，接通 外电路就可形成电流。 这称为光生伏特效应。 太阳能电池就是 利用光生伏特效应制 成的。 3.2什么是“硅材料”什么是“硅材料” 硅：台湾、香港称为矽，化学元素符号Si， 相对原子质量为28.09，在地壳中的含量约占 27.6%，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。 灰色金属光泽，密度2.33g/cm3，熔点 1410，沸点2355，溶于氢氟酸和硝酸的混 算中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和 石英之间。 硅材料的一些技术参数 1.导电类型 2.电
10、阻率 3.少数载流子寿 命 4.晶向偏离度与 晶体缺陷 5.碳、氧含量 6.杂质控制 7.其他 四、多晶硅片生产技术指标四、多晶硅片生产技术指标 1.导电类型：由掺入的施主或受主杂质决定，P型多掺硼，N型 多掺磷。多晶硅片导电类型要求为P型。 2.电阻率：多晶铸锭时掺入一定杂质（多晶中统称母合金）以 控制电阻率，电阻率控制的是均匀度，电阻率均匀度包括纵向 均匀度、断面均匀度、微区均匀度，多晶硅片的电阻率控制在 1.0-3.0.cm。 3.少子寿命：半导体中有电子和空穴两种载流子，在P型半导 体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子，那么在P型半 导体中电子就是少子。少子在受到外界光、电等刺激情
11、况下所 产生的附加电子和空穴瞬间复合到消失的时间即为少子寿命。 多晶硅片的少子寿命时间在2s。 4.碳、氧含量：在铸造多晶过程中，由于外在的诸多因素，造 成多晶铸锭后碳、氧含量不合格，直接影响后续电池片的转换 效率，一般多晶硅锭顶部碳含量较高，底部氧含量较高。标准 控制范围为O14ppm、C 16ppm。 5.杂质控制：在铸造多晶过程中，包括原料状况、多晶炉热场 材料等往往会带来大块的杂质，这些杂质的存在会严重影响后 续切片的效果，而且夹杂的硅片光电转换效率特别低，一般有 杂质的硅块直接去除。多晶硅块检测要求无杂质。 6.多晶硅片标准尺寸：156*156mm（8寸） 7.多晶硅片标准厚度：20020 m 8.硅片缺陷：隐裂、裂纹、线痕、崩边、缺口长度、深度等要 求（详见多晶硅片检验标准） 谢谢 谢！谢！
