一種實現在線電阻率調試的單晶爐及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種單晶爐及其控制方法，尤其涉及一種實現在線電阻率調試的單晶爐及其控制方法。
【背景技術】
[0002]單晶硅已經成為制作太陽能電池的主要材料，單晶硅太陽能電池在硅基太陽能電池效率上的優勢仍然較為明顯，直拉法單晶爐在制作單晶硅材料上具有能耗低，成本低廉，工藝穩定性好的特點。
[0003]目前，直拉法硅單晶爐在拉制過程中，單晶體長度一般為I?2m，P型單晶的電阻率變化范圍較小，且P型摻雜劑隨硅料一起添加；n型單晶的電阻率變化范圍較大，且η型摻雜劑一般需要在硅料熔化后加入。在加入的過程中需要將腔室充惰性氣體待氣壓到大氣壓后，將爐門打開將摻雜劑由掛有厚硅片的絲繩送入加熱腔室。尤其是對于未來η型單晶的拉制，對電阻率分布的控制尤為重要，有時需要對起始電阻率進行I?2次的檢測，并適當額外加入摻雜劑對電阻率進行調節。如此將需要對爐腔重復打開與關閉過程，不僅耗時，同時導致長時間放置對硅料造成的污染，而且反復的抽真空與充氣的過程對腔室內氣氛的成分造成不良影響，同時造成了惰性氣體的浪費。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種實現在線電阻率調試的單晶爐及其控制方法，可方便及時地根據需要隨時在硅熔液中加入不同摻雜劑，對電阻率進行在線調節，大大提高拉制單晶硅棒的質量，不需要打開爐門，不需要對爐腔進行反復充氣升壓、抽真空、充氣復壓的過程，即可完成拉制前對單晶硅棒起始電阻率的測試。
[0005]本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種實現在線電阻率調試的單晶爐，包括頂部的副腔室與底部的加熱腔室，其中，所述副腔室與加熱腔室之間設有活動隔板，所述副腔室的側壁安裝有伸縮桿和加料腔室，所述伸縮桿為硬質空心桿，所述硬質空心桿的桿頭上安裝有電阻率測試探頭，所述電阻率測試探頭的連接導線處于硬質空心桿中；所述加料腔室帶有內外密封蓋板并連接有惰性氣體管路。
[0006]上述的實現在線電阻率調試的單晶爐，其中，所述加料腔室的一側設有內密封蓋板，另一側設有外密封蓋板和充氣口，所述充氣口連接惰性氣體管路。
[0007]上述的實現在線電阻率調試的單晶爐，其中，所述伸縮桿包括活動推桿，所述活動推桿內設有連接導線和電阻率測試探頭相連，所述活動推桿外設有磁流體密封腔。
[0008]上述的實現在線電阻率調試的單晶爐，其中，所述活動隔板為帶有水冷的隔板。
[0009]本發明為解決上述技術問題還提供一種上述單晶爐的控制方法，其中，包括如下步驟:a)保持活動隔板為打開狀態，保持加料腔室的內外密封蓋板為關閉狀態形成獨立的密封腔，先用籽晶引晶得到小塊單晶體山)用絲繩向上將小塊單晶體提拉出加熱腔室，然后將副腔室與加熱腔室之間的活動隔板蓋好；c)待小塊單晶體冷卻至預定的溫度時，將副腔室中的伸縮桿推出，使得電阻率檢測探頭接近小塊單晶體，測量出小塊單晶體預定位置的電阻率；d)若電阻率符合預定要求，打開活動隔板直接進行單晶拉制；否則打開加料腔室的外密封蓋板，添加摻雜劑到加料腔室中；e)封閉加料腔室的外密封蓋板，打開加料腔室的內密封蓋板，并通入惰性氣體將摻雜劑順著氣體的流向由副腔室帶到加熱腔室的硅熔液表面；靜置10?30分鐘后，待摻雜劑在硅熔液中擴散均勻后再進行單晶拉制。
[0010]上述的實現在線電阻率調試的單晶爐的控制方法，其中，所述步驟a)中引晶過程如下:控制晶轉轉速范圍為6?llr/min，i甘禍轉速為10?12r/min，放肩到直徑1cm后得到小塊單晶體。
[0011]上述的實現在線電阻率調試的單晶爐的控制方法，其中，所述摻雜劑為顆粒狀η型或P型摻雜劑，所述惰性氣體管路上設有流量控制器，所述步驟e)使用惰性氣體作為輔助載氣，通過控制惰性氣體流量，將摻雜劑帶入底部加熱腔室的熔融硅液中。
[0012]本發明對比現有技術有如下的有益效果:本發明提供的實現在線電阻率調試的單晶爐及其控制方法，通過設置活動隔板割離副腔室與加熱腔室，并在副腔室側壁安裝帶探頭的伸縮桿和可獨立封閉的加料腔室，從而可方便及時地根據需要隨時在硅熔液中加入不同摻雜劑，對電阻率進行在線調節，大大提高拉制單晶硅棒的質量，不需要打開爐門，不需要對爐腔進行反復充氣升壓、抽真空、充氣復壓的過程，即可完成單晶硅棒拉制前對起始電阻率的測試；本發明的副腔室結構，完全與現有單晶爐設備兼容，對單晶棒拉制質量提高，工藝控制靈活性，降低成本上具有極大的意義。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明實現在線電阻率調試的單晶爐結構示意圖；
[0014]圖2為本發明單晶爐的加料腔室結構示意圖；
[0015]圖3為圖2中蓋板旋轉鈕的結構示意圖；
[0016]圖4為本發明單晶爐的伸縮桿結構示意圖。
[0017]圖中:
[0018]I加料腔室 2伸縮桿3絲繩
[0019]4小單晶體 5活動隔板6導流筒
[0020]7石英坩禍 8石墨坩禍9石墨加熱器
[0021]10加熱腔室 11副腔室12氣體出口
[0022]13石墨頂柱 101內密封蓋板 102外密封蓋板
[0023]103充氣口 104蓋板旋轉鈕 201電阻率測試探頭
[0024]202活動推桿203磁流體密封腔
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。
[0026]圖1為本發明實現在線電阻率調試的單晶爐結構示意圖。
[0027]請參見圖1，本發明提供的實現在線電阻率調試的單晶爐，包括頂部的副腔室11與底部的加熱腔室10，其中，所述副腔室11與加熱腔室10之間設有活動隔板5，所述副腔室11的側壁安裝有伸縮桿2和加料腔室1，所述伸縮桿2為硬質空心桿，所述硬質空心桿的桿頭上安裝有電阻率測試探頭201，所述電阻率測試探頭201的連接導線處于硬質空心桿中；所述加料腔室I帶有內外密封蓋板并連接有惰性氣體管路。
[0028]本發明提供的實現在線電阻率調試的單晶爐，所述加料腔室I的一側設有內密封蓋板101，另一側設有外密封蓋板102和充氣口 103，內密封蓋板101和外密封蓋板102均可通過蓋板旋轉鈕1