成果简介：当前，双碳目标已经成为国家重要战略，硅材料作为硅光伏产业的关键原材料，其制备过程的绿色、低碳和高效对于硅能源产业的健康可持续发展至关重要，单晶硅大直径化、大投料量、高均匀性和高效拉晶是未来单晶硅生长的主流发展方向，因此提升单晶炉的运行性能、效率和效果性能对硅光伏产业科技进步具有重要的促进作用。实验室冶金与硅材料团队和光伏行业龙头企业—隆基绿能科技股份有限公司等单位合作，重点对大尺寸P型单晶硅棒连续拉晶过程的热场优化、实现单炉多棒生产、掺镓技术等开展系统深入研究，以解决大尺寸P型单晶硅棒连续拉晶生产过程的有害同心圆、拉晶效率低和掺镓均匀性差等行业共性问题，对实现硅能源绿色低碳发展具有重大战略意义与实际应用价值。取得创新成果如下： （1）率先开发了M10P型单晶硅棒热场与拉晶集成技术。研制了主加热器和热场保温等设备，设计了最佳的热加距等优化工艺。P型M10单晶硅棒产品少子寿命≥150μs；电阻率0.4~0.9Ω·cm，头部氧含量≤16ppma，碳含量＜1ppma，解决了大尺寸P型单晶硅生长过程中的有害同心圆等问题。 （2）创新了石英坩埚内壁涂层和硅料（电磁振动）复投耦合技术。研发了石英坩埚内表面掺杂碳酸钡涂层技术，研制了连续炉外和炉内复投料技术及配套加料装置，实现了原料复投的全新工艺，坩埚寿命提升至550h，投料量可达3500kg，达到“单炉十根”高效拉晶。 （3）研发了硅单晶均匀性掺镓技术。实现前期“高晶转-低埚转”配合拉晶后期“高晶转-高埚转”工艺，有效改善熔体中掺杂剂均匀性，晶棒电阻率更加均匀，硅棒径向电阻率头部边缘为0.83Ω·cm，中心为0.77Ω·cm，轴向头尾电阻比1.86。 
图1 大尺寸P型单晶硅高效拉晶关键技术及应用 项目实施期间，共获得专利授权32项，其中发明专利15项，实用新型专利17项。发表学术论文12篇。成果应用于全球光伏龙头企业隆基绿能科技股份有限公司及其子公司以来，新增销售收入961.03亿元，近两年新增营收744.17亿元，新增就业岗位1.1余万个，经济和社会效益显著。经同行专家鉴定，认为本项目“整体技术达到际领先水平"。 成果获2023年度云南省科学技术进步奖特等奖。 |
