直拉法生产单晶硅，俗称拉晶，其工艺流程如图６１１所示。
从图６１１中可以看出，直拉法生产单晶硅可分为如下几个步骤。
（１）准备 从图６１１中可以看出，单晶硅生产的准备工作有很多。
① 多晶硅是生产单晶硅的原料。要想生产出高质量的单晶硅，作为原料的多晶硅质量
必须要好，纯度要高，生产光伏电池所用的单晶硅，多晶硅的纯度应在５Ｎ以上。多晶硅使
用前还要用氢氟酸清洗抛光，之后用超纯水冲洗成中性，再经干燥合格后，才可使用。使用
前先称量，然后再放入石英坩埚里。
② 石英坩埚也应当处理，处理方法是使用超纯水冲洗，去除表面污物，然后彻底干燥装满多晶硅的石英坩埚
１—石英坩埚；２—多晶硅
坏掉），这样才可使石英坩埚里的多
晶硅熔化为液体。加热应逐渐加大功
率，但 熔 硅 的 时 间 不 宜 过 长 （在
２０ｍｉｎ内全部熔化为宜），否则石英坩
埚容易被熔蚀，硅液会被氧化。加热
时注意，最好不要将熔化温度一直维
持到多晶硅全部熔化，应在多晶硅熔
化了 ８０％ 时 开 始 降 温。降 至 引 晶 温
度，并且适当提升石英坩埚位置。剩
下的 多 晶 硅，用 热 系 统 的 热 惯 量 来
熔化。
（４）引晶 引晶也称下种或种晶。
先将温度调到比１４２０℃稍低一些的温
度，再将石英坩埚放到引晶位置 （使硅
液面与加热器上开槽同高），等待稳定
后将籽晶下降到距液面２～５ｍｍ 处 ［见图６１３（ａ）］，对籽晶进行２～３ｍｉｎ的预热，然后让
籽晶与硅液接触 ［见图６１３（ｂ）］。
后再使用。
③ 籽晶的处理方法与多晶硅的处理方法基本相同，是采用氢氟酸清洗抛光，然后用超
纯水冲洗成中性，再进行干燥。
④ 钼丝在单晶硅生产中有两个任务：一个是固定籽晶用；另一个是捆绑石墨毡。钼丝
使用前也应使用纱布蘸 ＮａＯＨ 溶液擦洗，再用超纯水冲洗，干燥后方可使用。
⑤ 掺杂剂经称量后放入石英坩埚的多晶硅里。
（２）装炉 处理后的多晶硅就可以装炉了。装炉主要有两个任务：一个是安装籽晶；另
一个是将石英坩埚装满多晶硅，再将石英坩埚放入石墨托碗中。
安装籽晶是将籽晶安装到籽晶轴的夹头上，盖好籽晶罩。安装籽晶一定要注意两点：一
点是，籽晶一定要牢固并垂直，而且还要对准坩埚的中心；另一点是，安装籽晶时应戴上专
用手套，不可用手直接接触籽晶，并且要尽量拿籽晶的上部，因为下部是与硅液接触的部
分，不可有任何污染。
在往石英坩埚里装多晶硅时应注意三点：第一点是，要用干净的不锈钢镊子 （有机玻璃
镊子或竹镊子），不可用手直接接触多晶硅；第二点是，多晶硅块要大小配合，而且摆放要
紧密，尤其是底部，不可留有较大的空间，因为在多晶硅熔化时，底部首先熔化，如果底部１１８ 光伏电池关键制造与检测技术问答
图６１１ 单晶硅的工艺流程
孔隙多，底部硅熔化后，多晶硅块跌入硅液中，撞击坩埚，甚至会造成熔硅外溅；第三点
是，高出坩埚上口边沿的多晶硅，要尽量往中部堆放，绝对不能靠在边沿上，要远离坩埚上
口边沿，堆成山形 （见图６１２）。
石英坩埚装满多晶硅后，接下来是把石英坩埚放入石墨托碗中。这时要注意，石英坩埚
的上口一定要水平，不可歪斜。要保证多晶硅熔化后，不会有硅液溢出。
装炉完成后，要关好炉门，拧紧螺栓，密封炉腔。炉腔密封后，接下来是对炉腔抽真空。
使之真空达到１０－６～１０－５ｍｍＨｇ?。
抽真空时，应检测炉腔的漏气率，如果不合格，应及时查找漏气点并及时补救。真空合
格后，应通入一定流量和压力的保护气体 （一般是通入高纯氩气）。
（３）加热熔硅 装炉完成并通入保护气体后，接下来就可以送电加热了。加热前必
须把炉腔的冷却水打开，但温度接近１０００℃时，石英坩埚开始转动，使石英坩埚各部
分受热均匀。加热的温度，最终要稍微高于１４２０℃ （但不可太高，太高石英坩埚就会
? １ｍｍＨｇ＝１３３．３２２Ｐａ。 引晶示意图
引晶温度掌握的好坏是获得单晶和降低位错的关键。引晶温度过低，将产生多晶或增加
位错；引晶温度过高，会使缩颈太细，甚至熔断籽晶，延长拉晶时间。
