作者：特变电工新疆新能源股份有限公司  李仪成、昝武、 苏金玉、阮善斌、马燕、程小理

　　随着太阳能光伏产业的突飞猛进，致使行业竞争日益加剧，降低成本和提高光电转换效率成为众多光伏厂家的主导方向。通常，降低成本是通过降低热场的能耗或提升晶体拉速，进而缩短拉晶时间，节省功耗，其中第二种方法更有效。而光电转换效率与硅片的内在品质密切相关，碳氧、金属等杂质含量以及少子寿命值都是决定转换效率的几个非常重要的参数。因此，晶体拉速提高的前提下，同时又能保证晶体良好的质量才是关键。热场与导流系统的改进是目前发现的降低功耗且提高晶体品质较为有效的两种途径，其中热场改进方面在国内外已有大量研究[1-6]，以加热器、热屏、保温碳毡等热场构件为主，它们都不同程度地改善了拉晶速率和晶体品质。而在导流系统改进方面，1988年Norihisa等人[7]研究了不同氩气流速和炉压对晶体中氧含量的影响；2010年江苏大学苏文佳[8]等人设计了在热屏上方增加石墨导流筒的装置，增大了氩气流速，从而加快了结晶潜热的释放，也有利于晶体拉速的提高。总体而言，对导流系统改进方面的相关研究较少。本文研究了由导流筒和石英直筒组成的复合导流系统对晶体生长速率、晶体碳氧含量、少子寿命等的影响，研究发现复合导流系统提高了晶体拉速、降低了碳氧含量以及优化了尾部边缘表层低少子寿命区域厚度分布的均匀性。

　　实验方法
　　本实验是在TDR85单晶炉上进行的，在同一直拉单晶硅工艺条件下，采用了两种不同的导流方式，具体情况如图1所示。图1（a）为普遍直拉单晶硅所采取的石墨热屏引导氩气流；图1（b）为复合式导流系统（由石墨热屏和石英直筒组成），其中石英直筒为我公司自行设计的，最上端外边缘挂扣于阀室内的支撑环上，直筒外径与炉勃口径相等，长度是从炉勃口处到接近导流筒上部位置处。

　　直拉单晶硅工艺相关参数及基本实验条件为：投料量110kg，热场尺寸20Inch，炉压10Torr，氩气流量45slpm，晶体转速12rpm，坩埚转速10rpm，晶体型号为P型，晶向<100>，晶体直径6.5寸（170mm）。取普通导流和复合导流系统生长的晶体各一根，待晶体拉制冷却后，分别从晶棒等径开始和结束处切取头尾部单晶样片，厚度2mm。然后将样片进行化学抛光和超声清洗后，利用美国NICOLET 5700傅立叶变换红外光谱仪（FI-IR）测试样片的碳氧含量，按照ASTM标准进行测量。用SEMILAB WT-2000D对样片进行少子寿命扫描。此外，采用杭州晶翔JX2008测试仪测量晶棒的P/N型号及电阻率。