多晶硅铸锭炉操作与生产流程.pptx

多晶硅铸锭炉操作与生产流程1.原料准备原料是多晶硅的硅块或硅片。

准备的原料要求纯度高，无杂质。

为了提高生产效率，原料通常以小块装入托盘，方便连续供给。

2.炉体预热炉体预热是为了将炉体温度提升到适宜的熔解温度。

通常炉体内设置有电炉加热器和保温层，通过电热加热将炉体温度升高。

3.熔化和铸炉炉体预热至适宜的温度后，将原料加入炉体中进行熔化。

通常使用电炉或辐射加热方式进行熔化。

熔化后，需要将熔融硅液进行搅拌和均匀化处理，以消除内部的应力和局部温度差异。

然后，将熔融硅液进行铸炉，通过向下拉拔和旋转的方式，将熔融硅液逐渐冷却并形成铸锭。

在铸炉过程中，需要对炉温进行控制，以确保铸锭的质量。

4.冷却和卸锭完成铸炉后，需要将铸锭进行冷却。

冷却方式通常有自然冷却和快速冷却两种选择，根据产品需求进行选择。

冷却后，铸锭需要进行卸锭处理。

卸锭时需要注意操作，确保铸锭的完整和质量。

通常使用机械卸锭设备进行卸锭。

以上就是多晶硅铸锭炉的操作流程。

下面将介绍多晶硅铸锭炉的生产流程。

1.原料准备在生产流程中，需要对原料进行准备和筛选，确保原料的纯度和质量。

2.熔化和铸炉将原料加入炉体中，通过炉体的加热和熔化，得到熔融硅液。

然后进行熔融硅液的搅拌和均匀化处理，进行铸炉制程。

3.冷却和卸锭铸炉后，对铸锭进行冷却处理。

冷却方式根据产品要求进行选择，可以选择自然冷却或快速冷却。

冷却后，使用机械卸锭设备进行卸锭完整性和质量。

4.切片和加工经过卸锭的多晶硅铸锭，需要进一步进行切片和加工，得到所需的硅片和单晶硅。

5.检测和质量控制以上就是多晶硅铸锭炉的操作和生产流程。

该过程需要严格控制各个环节的参数和操作，以确保最终产品的质量和性能。

多晶硅铸锭炉操作一般知识多晶铸锭目的:在一定的时间内，定向生长出一定尺寸的多晶晶锭。

操作过程：装炉-运行铸锭炉-出炉。

装炉：1，装炉前准备事项（1）检测多晶炉正常（顶板与加热板间电阻2K欧，溢流线电阻2-3欧）；（2）炉腔清理完毕（a下炉腔内壁附着物；b DS-block表面颗粒；c DS-block下隔热板及石棉垫表面颗粒）；（3）溢流线未被石棉垫覆盖。

2，装炉时注意事项（1）叉车平稳进出，绝不可撞击炉内器件；（2）装好料的坩埚放在DS-block中央（3）四块隔热条准确放在坩埚底板与DS-block之间。

运行铸锭炉1，运行前准备事项（1）清洁上下炉体缝合面，在O型圈表面均匀抹上真空油脂；（2）真空泵油位正常（1/3H-2/3H）；（3）红、黄、蓝指示灯正常，蜂鸣器正常；（4）配方名称准确，参数准确（进出水压力50-65psi，压差35psi，进出水温度24+—1℃）；（5）报警（Alarms）界面无异常（指示条全为绿色）；（6）隔热笼零位置准确；（7）准备好运行记录本。

自动运行前内容：a关闭下炉腔；b启动真空泵，点击“AUTO”熔化结束判断a，系统已经报警（功率斜率变化率值＜-0.01；TC2温度斜率变化率值＞0.03）；b，高温计明显下降；c，观察无漂浮硅料（15-20秒）；d，设定功率与实际功率曲线明显下降，TC2温度曲线明显上升。

中心长晶结束判断a，系统已经报警（高温计斜率值＞6）b，高温计曲线明显上升c，观察无液态硅边角长晶结束判断a，设定功率曲线不再上升；b，功率斜率平均值曲线不再上升；c，对应阶段时间运行完成。

出炉（1）打开下炉腔前事项a，overview（浏览）界面TC1温度低于要求的出锭温度；b，炉腔压强高于980mbar；（2）打开下炉腔a，戴好高温手套，将坩埚底板下的四条隔热条放在指定位置；b，叉车平稳进入。

正常多晶锭产品主要性能参数：1，一级品：P型，电阻率0.7-2Ωcm，少子寿命＞2us；1，二级品：P型，电阻率2-4Ωcm，少子寿命＞1us；铸锭炉安全操作规程(1)硅锭出炉后，局部温度过高可能导致自动爆炸飞溅碎片伤及人身，所以必须远离刚出炉的硅锭。

多晶硅铸锭炉操作与生产流程多晶硅铸锭是制备太阳能电池元件的重要材料之一、多晶硅铸锭炉的操作与生产流程包括原料准备、炉料制备、炉料充填、炉体封闭、炉体预热、炉体烧结、炉体冷却、铸锭取出等多个环节。

下面将逐一介绍这些环节的具体过程。

首先是原料准备。

多晶硅铸锭的主要原材料是硅石（SiO2）和木炭（C）。

硅石作为含硅的原料，在反应过程中能与木炭发生反应生成多晶硅。

为了保证炉料中硅石和木炭的质量均匀性和纯度，需要进行粉碎、筛分和干燥等处理。

接着是炉料制备。

将经过处理的硅石和木炭按一定比例混合，形成炉料。

炉料的混合比例对最终多晶硅铸锭的质量有很大影响，需要经过工艺参数的优化。

炉料充填是将炉料填充进铸锭炉中的过程。

首先，在铸锭炉的底部放置一层中性炉底材料，然后将炉料均匀地放置在中性炉底材料上，并用振动装置进行压实，以确保炉料充填的均匀性和致密性。

炉体封闭是指将铸锭炉密封起来，以防止炉内温度损失和杂质的进入。

封闭可以通过炉盖或壳体的安装等方式进行。

炉体预热是在充填好炉料并封闭炉体后，将铸锭炉进行加热。

预热的目的是将炉料中的水分和其他杂质蒸发和氧化，为炉体烧结做准备。

炉体烧结是将铸锭炉内的炉料进行高温加热，使硅石和木炭发生化学反应生成多晶硅。

炉体烧结的过程中需要控制炉内的气氛，以保证反应能够正常进行，并通过周期性的气氛调整来降低氧气、水分和其他杂质的含量。

炉体冷却是将烧结好的多晶硅铸锭炉进行冷却。

冷却过程需要控制冷却速度，以避免产生过多的晶界缺陷。

冷却的同时，还需要进行炉体内部的清理，以去除可能存在的杂质。

最后是铸锭取出。

在冷却完成后，将多晶硅铸锭从炉体中取出。

取出后，需要对铸锭进行切割和抛光等处理，得到适合太阳能电池元件制备的晶体硅片。

以上就是多晶硅铸锭炉的操作与生产流程的具体介绍。

通过上述环节的有序进行，能够得到质量稳定、纯度高的多晶硅铸锭，为后续的太阳能电池元件制备提供可靠的材料基础。

1 工业硅的制备电子工业超纯晶体硅的原料一一工业硅是在电弧炉中还原硅石(Si02含量大于99%)生产的。

使用的还原剂为石油焦和木炭等，作用有三:①导电;②作为具有活性的碳完成还原反应;③造成一个结实、多孔性的炉床，使化学反应迅速完成。

生产原理是碳还原氧化硅的反应:Si02+ 2C =Si+2CO这是硅熔炼主反应的表达式，也是一般计算和控制正常熔炼依据的基础。

生产的工艺过程都可大体分为原料准备、配料、熔炼，出炉铸锭和产品破碎包装等几个部分。

2 超纯硅(多晶硅)的制备多晶硅呈灰色或黑色且有金属光泽的等轴八面晶体，是制造单晶硅的原料。

硅属半金属，是极为重要的元素半导体材料。

多晶硅的生产，除个别工厂采用硅烷热分解法外，一般都采用氢还原三氯氢硅方法。

2.1 三氯氢硅法包括三氯氢硅的合成和三氯氢硅的还原两部分。

(1) 三氯氢硅的合成用金属硅和氯化氢为原料，在流态化氯化炉中进行反应，三氯氢硅的沸点为31.5℃，与绝大多数杂质的氯化物挥发温度相差较大，所以可用精馏法提纯。

三氯氢硅极易挥发和水解，产生强腐蚀的盐酸气，因此精馏设备必须防止水汽和空气混人。

小规模生产超纯硅可采用聚四氟乙烯，特制玻璃或石英作为精馏设备材料，大规模生产则须采用耐腐蚀的金属或合金材料以免铜、铁、镍等重金属杂质混入而影响超纯硅的质量。

(2) 三氯氢硅的还原在超低碳的不锈钢或镍基合金制成的水冷炉壁还原炉内，用氢将三氯氢硅还原成硅。

炉内有不透明石英钟罩(有透明石英内层和观察孔)和用细硅芯或担管制成的发热体。

细硅芯是用超纯硅在特制的硅芯炉内制成。

在进行化学气相沉积之前，由于硅在常温时电阻率很高，因此硅芯须在石英罩外用电阻加热至300℃或用几千伏的高压电启动。

经过提纯的氢气(含水蒸汽量很少，露点在一70℃以下)在挥发器中将三氯氢硅自炉底带人炉内，于1100-1150℃进行还原反应，使硅沉积在发热体上，其主要化学反应如下:4SiHC13 -----→Si+3SiCl4+2H2SiHC13+ H2-----→ Si +3HC1SiCl4+ 2H2 -----→Si+4HCl同时也发生一些副反应，如:SiHC13+ HC1----→ SiCl4+H2SiHC13一---→SiCl2+HClSiC12的生成影响硅在高温时的实收率，同时硅沉积难于达到平衡，使硅的沉积速度较慢。

铸锭多晶硅的工艺流程铸锭多晶硅工艺和直拉单晶工艺都属于定向凝固过程，不过后者不需要籽晶。

当硅料完全融化后，缓慢下降坩埚，通过热交换台进行热量交换，使硅熔液形成垂直的，上高下低的温度梯度，保证垂直方向散热，此温度梯度会使硅在锅底产生很多自发晶核，自下而上的结晶，同时要求固液界面水平，这些自发晶核开始长大，由下而上地生长，直到整锅熔体结晶完毕，定向凝固就完成了，当所有的硅都固化之后，铸块再经过退火，冷却等步骤最终生产出高质量的铸锭。

冷却到规定温度后，开炉出锭。

铸锭多晶硅的优缺点相对于直拉单晶来说，铸锭多晶硅有如下优点1、备制造简单，容易实现全自动控制。

2、料比较广泛，可以利用直拉头尾料、集成电路的废片以及粒状硅料等，当然要将原工艺过程中的污染经过喷砂，腐蚀等手段清洗干净。

3、料量大，产量高，适合大规模生产。

4 、片大小可以随意选取i，例如690MM的方锭可以切成125MM 的方锭25个，也可切成156MM的方锭16个等。

铸锭溶晶生产大尺寸方片，但直拉法就难一些。

点晶体的熔无论融化了已经变成的熔体，或尚未融化的固体都在处在同一个温度值，尽管继续加热，温度却始终保持不变，这个温度就是晶体的熔点。

单晶硅的导热性与方向有关。

多晶硅片上有很多的晶粒，晶粒之间有明显的晶界，由于晶向各不相同，呈现出深浅不同的色差。

直拉单晶炉的热系统及热场1、热系统直拉单晶炉的热系统是指为了融化硅料，并保持在一定温度下进行单晶生长的整个系统，它包括加热器、保温罩、保温盖、托碗（石墨坩埚）、电极等部件，它们是由耐高温的高纯石墨和碳毡材料加工而成的。

加热系统长期使用在高温下，所以要求石墨材质结构均匀致密、坚固、耐用，变形小，无空洞，气孔率≤24%，无裂纹，弯曲强度40~60Mpa,颗粒度0.02~0.05mm,体积密度1.70~1.80g/310-cm,灰分≤1⨯4（100ppm)，金属杂质含量少，一般检测值在410-%数量级。

10-%~6加热器是热系统中最重要的部件，是直接的发热体，温度最高时达到1600。

多晶硅铸锭炉操作与生产流程
1.原料准备
2.模具装配
将石墨模具装配成铸锭上模具和下模具，并在模具之间安装密封圈，
确保在铸造过程中不会泄漏。

3.预热
将装配好的石墨模具放入铸锭炉中，通过加热炉子使模具达到一定的
温度，以便后续的铸造工作。

4.硅块装配
将切割好的硅块放入模具中，并用石墨杆轻轻压实，确保硅块与模具
接触良好，避免产生气孔和缺陷。

5.密封
将装配好的铸锭放入铸锭炉中，并将炉门密封，以防止炉内温度损失。

6.加热
将密封好的铸锭炉放入高温炉中，并通过控制炉内的温度和时间，使
硅块逐渐熔化，并达到所需的熔化温度。

在这个过程中，需要控制炉内的
气氛，确保炉内没有氧气和杂质进入。

7.冷却
在达到所需的熔化温度后，将炉子从高温炉中取出，并迅速放入冷却池中或者冷水中进行快速冷却。

这个过程被称为凝固，通过快速冷却，硅块中的硅液会迅速变成固态，形成铸锭的基本形状。

8.脱模
在冷却完全后，将冷却好的铸锭从模具中取出，并进行去杂、抛光等处理，最终得到一块完整的多晶硅铸锭。

9.收尾处理
将脱模后的多晶硅铸锭进行检查，对其进行尺寸、重量、外观以及其他性能指标的检测，以确定其质量和可用性。

10.包装和贮存
对于符合质量要求的多晶硅铸锭，进行包装，并将其分别存放在特定的贮存场所中，以便后续的晶体生长和硅片切割工艺。

以上是多晶硅铸锭炉的操作与生产流程的基本步骤，每个步骤都需要严格控制和操作，以确保多晶硅铸锭的质量和性能。

在实际生产中，还需要根据具体的设备型号、工艺要求和质量标准进行相应的调整和改进。

铸造多晶硅的具体工艺如下.1 装料将装有涂层的INNOCERAM陶瓷坩埚放置在热交换台（冷却板）上，放入适量的硅原料，然后安装加热设备、隔热设备和炉罩，将炉内抽真空，使炉内压力降至0.05-0.1mbar并保持真空。

通入氩气作为保护气，使炉内压力基本维持在400-600mbar左右。

2 加热利用石墨加热器给炉体加热，首先使石墨部件（包括加热器、坩埚板、热交换台等）、隔热层、硅原料等表面吸附的湿气蒸发，然后缓慢加温，使INNOCERAM陶瓷坩埚的温度达到1200-1300℃左右，该过程约需要4-5h.3 化料通入氩气作为保护气，使炉内压力基本维持在400-600mbar左右。

逐渐增加加热功率，使INNOCERAM陶瓷坩埚内的温度达到1500℃左右，硅原料开始熔化。

熔化过程中一直保持1500℃左右，直至化料结束。

该过程约需要9～11h.4 晶体生长硅原料熔化结束后，降低加热功率，使INNOCERAM陶瓷坩埚的温度降至1420~1440℃硅熔点左右。

然后INNOCERAM陶瓷坩埚逐渐向下移动，或者隔热装置逐渐上升，使得INNOCERAM 陶瓷坩埚慢慢脱离加热区，与周围形成热交换；同时，冷却板通水，使熔体的温度自底部开始降低，晶体硅首先在底部形成，并呈柱状向上生长，生长过程中固液界面始终保持与水面平行，直至晶体生长完成，该过程约需要20-22h.5 退火晶体生长完成后，由于晶体底部和上部存在较大的温度梯度，因此，晶锭中可能存在热应力，在硅片加工和电池制备过程中容易造成硅片碎裂。

所以，晶体生长完成后，晶锭保持在熔点附近2-4小时，使晶锭温度均匀，以减少热应力。

6 冷却晶锭在炉内退火后，关闭加热功率，提升隔热装置或者完全下降晶锭，炉内通入大流量氩气。

使晶体温度逐渐降低至室温附近；同时，炉内气压逐渐上升，直至达到大气压，最后去除晶锭，该过程约需要10h.对于重量为250-300kg的铸造多晶硅而言，一般晶体生长的速度约为0.1-0.2 mm/min,其晶体生长的时间约35-45h。

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多晶硅铸锭的加热和熔硅过程多晶硅铸锭通常分为加热、熔料、⾼温稳定、结晶、退⽕、冷却等六个阶段。

本⽂介绍加热和熔料两个过程。

（⼀）加热准备装好料后，再对炉内进⾏⼀遍检查，即可开炉。

⼀般来说，要先对炉⼦进⾏抽真空。

真空泵逐级打开后，开始通电加温。

抽真空的过程虽然很简单，通常是先打开初级泵（机械、旋⽚或滑阀泵），从⼤⽓抽到2000 Pa以下后，然后再打开罗茨泵，抽真空到10 Pa左右；对于经过清洗的洁净块料，抽真空的顺序只要按照上述步骤进⾏即可。

⼤约在真空度⼩于1000 Pa时，就可以打开加热电源。

在硅料加热时，可以根据经验采⽤恒定功率加热，考虑到硅料的热传导性不佳，⽽RDS3.0 炉型采⽤的是四周加热⽅式，熔化时，是从四周开始熔化，这时，由于测温点在坩埚中部，因此，四周可能已经熔化并到了很⾼的温度，但中间的温度并不⾼，因此，如果采⽤温度设定的控制⽅式，可能功率会加得很⼤。

功率⼤，容易导致坩埚四壁的温度上升，⽽坩埚由于是采⽤⽯英材质的，⼀旦温度超过1600 ℃以上，将很容易与硅发⽣反应，造成坩埚侵蚀；如果温度再上升到1700 ℃，则坩埚会与硅发⽣剧烈反应，导致硅液飞溅，坩埚熔穿。

严重时，硅液甚⾄会溅到炉顶，导致⽯墨件和保温层损坏。

因此，通常熔化阶段应当采⽤功率控制的⽅式，根据理论计算和经验值，使加热功率按照⼀定的设定值进⾏，这样可以保证坩埚温度不会过⾼。

对于RDS4.0型的炉体，由于采⽤底部和顶部加热⽅式，情形会好⼀些，但如果功率过⼤，也同样会在坩埚底部发⽣温度过⾼的情形，只不过，由于顶部和底部都有红外测温，因此，温度不会过⾼。

但如果红外堵塞或者失控，那么，温度过⾼的危险性也是同样存在的。

⽆论是哪种炉型，加热体都在外⾯，因此，硅料内部和外部的温差是始终存在的，这就是为什么在升温⼀段时间，要进⾏⼀下保温，⽬的是让外部的热传到⾥⾯去，避免内外温差过⼤，导致熔化时容易出现意外。

这就是为什么在熔硅的过程中，加热曲线上会有保温的过程。