不同多晶原料对太阳能多晶硅硬质点的影响

摘要:在太阳能多晶铸锭中，如何降低硬质点占比一直是一个重要课题，硬质点的多少直接影响后续切片加工的断线率。大家普遍认为，多晶铸锭中硬质点主要为硅团簇，SiO2，SiC，Si3N4等混合物，其形成与投炉原材料有着重要的关系。本文介绍了多晶原料及低等级原料的使用。经研究分析，原生多晶和低等级料在每次投炉中的最佳使用量，以权衡生产成本与品质。

目前，原生多晶是多晶铸锭选用的主要原料，经装料、铸锭、切方、检测、切断平磨后，多晶小方锭再经切片，分检等环节，被加工成200μm左右的太阳能级硅片。然而，不同原材料，经多晶铸锭后，对方锭杂质会有不同的影响，一般来说，原材料纯度等级越高，所带来的杂质污染元素越少，相对应的硬质点的占比会较小，但高纯度的原料，其价格较高，企业为了追求高的利润最大化，往往会选择成本较低的原料来配合高成本的原料来投炉，如掺加各种二级、三级硅料，经切割加工后产生的底皮，边皮，顶皮等原料。因此，不同等级原料如何使用，已经成为了核心工序。

1实验过程

1.1主要设备与仪器

本文采用的是多晶铸锭炉为京运通G6铸锭炉，加热方式为顶侧加热，共5面。本次实验流程为铸锭，开方，红外探伤检测，所使用设备主要为多晶硅锭铸锭炉、多线切方机、少子寿命仪和红外探伤仪等。

1.2实验过程

本实验采用京运通G6铸锭炉，统一采用760kg投料量，使用不同比例原生多晶与低等级硅料，分析硬质点占比及成品率的影响。

2实验结果与分析

2.1不同比例原生多晶的实验安排

实验主要投炉原材料为原生多晶，配合经切割加工后产生的底皮，边皮投炉，其中，原生多晶比例依次投放量占比为40%、50%、60%、70%、80%、90%。

2.2原生多晶的不同使用比例对硅锭的影响

不同使用比例原生多晶的硬质点占比图

实验料经铸锭、切方、寿命检测、切断平磨后，采用红外探伤仪对小方锭逐一探伤检测，计算统计其硬质点占比。

由上图可以看出:随着原生多晶料使用量的不断增加，大锭硬质点占比呈明显下降趋势，原生多晶占比40%时，硬质点占比为3.38%，随着原生多晶使用量的增加到90%，硬质点占比下降至1.33%。由此可以得出:原料是影响多晶铸锭硬质点的一个主要因素，原料纯度越高，高纯度原料投炉占比越大，其硬质点占比越小，在不考虑其他影响因素的前提下，为减少硬质点的占比，工业生产应在投炉时多选用纯度高的原生多晶。

硬质点占比在2%以下时，对应使用的原生多晶在70%以上，当原生多晶占比90%时，硬质点占比为1.33%，相比原生多晶占比80%时硬质点占比的1.61%，下降幅度不大，为此，选用原生多晶占比70%或80%，与边皮底皮混配投炉生产是一个比较合理的选择。

2.3低等级原料对硬质点的影响

大量投炉原生多晶料确实能够降低大锭的硬质点占比，但原生多晶价格相对较高，企业为追求更高的利润，往往会采用其他价格相对较低的低等级原料来代替部分原生多晶，以此来降低投炉成本。低等级料加入量分别为100Kg/炉、120Kg/炉、、150Kg/炉、200Kg/炉。

由实验结果得出:随着低等级原料使用量的不断增加，大锭硬质点占比呈明显的上升趋势。当加入低等级原料重量为100Kg时，硬质点占比为0.52%;当加入低等级原料重量为120Kg时，硬质点占比为1.65%;当加入量到150Kg时，硬质点占比为2.0%;当低等级原料重量达到200Kg时，硬质点占比达到3.05%。由此可以得出:低等级原料相对于原生多晶而言，对产品质量有一定的影响，加低等级原料量越大，硬质点占比越高，其影响程度也越大。因此，在实际生产过程中，可根据原料成本和硬质点带来的负面影响，相互权衡，得出一个合理的低等级原料添加量。

3结论

原生多晶使用量占比越大，大锭硬质点占比越小，综合成本因素，原生多晶使用量占比80%更适合工业生产。低等级原料相对于原生多晶而言，对产品质量有一定的影响，加低等级原料量越大，硬质点占比越高，其影响程度也越大。