一种单晶拉制方法与流程

1.本发明涉及光伏产品制备技术领域，尤其涉及一种单晶拉制方法。


背景技术：

2.单晶拉制包括放肩工序，现在的放肩工序控制以预设sop参数进行放肩，但是现阶段sop参数无法满足单晶炉的差异性，因为预设的sop参数都是一套方案，而不同单晶炉本身的配置存在差异，而且即使同一炉台，坩埚内装的原辅料的成分也不一定每次都相同，故按照目前的方式进行放肩，放肩成活率低，容易造成断苞，从而使得单晶生长效率低。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种单晶拉制方法，。
4.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
5.一种单晶拉制方法，包括以下步骤：
6.s1、建立拉单晶数据库；
7.s2、在拉单晶进入放肩工序时，根据单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据在所述数据库内整合出一最优存活肩形；
8.s3、结合单晶目标规格、单晶炉的基本参数、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据以及所述最优存活肩形在所述数据内整合出一最优放肩方案；
9.s4、根据所述最优放肩方案进行放肩。
10.上述步骤s2包括以下步骤：
11.s21、在所述数据库内以所述单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据作为筛选条件筛选出条件都符合的肩形；
12.s22、对筛选出来的所有肩形的相关参数进行整合而得出所述最优存活肩形；
13.筛选出来的所有肩形的长度都相等，所述最优存活肩形的长度与该些筛选出来的所有肩形的长度相等。
14.所述步骤s21包括以下具体步骤：
15.s211、以所述单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据作为五个筛选条件，以该五个筛选条件的其中之一作为第一为筛选条件进行数据筛选，筛选出第一阶段数据；
16.s212、以另外四个筛选条件的其中之一作为第二筛选条件，在所述第一阶段数据里进行数据筛选，筛选出第二阶段数据；
17.s213、以另外三个筛选条件的其中之一作为第三筛选条件，在所述第二阶段数据里进行数据筛选，筛选出第三阶段数据；
18.s214、以剩下两个中的一个筛选条件作为第四筛选条件，在所述第三数据库里进行筛选，筛选出第四阶段数据；
19.s215、以最后一个筛选条件作为第五筛选条件，在所述第四数据库里进行筛选，得
到的就是所述条件都符合的肩形；
20.较佳的，以所述单晶目标规格为第一筛选条件进行数据筛选，以所述单晶炉的型号为第二筛选条件，以单晶炉的的热场尺寸作为第三筛选条件，以单晶炉内的辅料数据作为第四筛选条件，以坩埚内装的原料的数据作为第五筛选条件。
21.所述步骤s22包括以下具体步骤：
22.s221、在每一筛选出来的肩形上均选取n个相间隔的长度节点，且所有肩形上对应的第n个长度节点的长度位置都相等；
23.s222、提取每一筛选出来的肩形每一长度节点所处长度位置的直径；
24.s223、对所有筛选出来的肩形相同长度节点对应的直径取平均值，每一长度节点对应的直径平均值即为所述最优存活肩形对应长度位置的直径；
25.所述最优存活肩形的参数包括所述长度以及对应长度位置的直径。
26.每一肩形上任意相邻两长度节点之间的长度相等。
27.每一肩形按照相同的长度单位进行长度节点选取。
28.上述步骤s3包括以下步骤：
29.s31、以单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据以及所述最优存活肩形在所述数据库内筛选出符合条件的放肩方案；
30.s32、对筛选出来的所有放肩方案的相关参数进行整合而得出所述最优放肩方案；
31.通过该最优放肩方案进行放肩得到的放肩段，其肩形为所述最优存活肩形。
32.所述步骤s31包括以下具体步骤：
33.s311、以所述单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据、所述最优存活肩形作为六个筛选条件，以该六个筛选条件的其中之一作为第一为筛选条件进行数据筛选，筛选出第一阶段数据；
34.s312、以另外五个筛选条件的其中之一作为第二筛选条件，在所述第一阶段数据里进行数据筛选，筛选出第二阶段数据；
35.s313、以剩下四个筛选条件的其中之一第三为筛选条件，在所述第二阶段数据里进行数据筛选，筛选出第三阶段数据；
36.s314、以剩下三个筛选条件的其中之一为第四筛选条件，在所述第三数据库里进行筛选，筛选出第四阶段数据；
37.s315、以剩下两个筛选条件的其中之一为第五筛选条件，在所述第四数据库里进行筛选，筛选出第五阶段数据
38.s316、以最后一个筛选条件作为第六筛选条件在所述第五数据库里进行筛选，得到的就是符合条件的所有放肩方案；
39.较佳的，以所述单晶目标规格作为第一筛选条件，以所述单晶炉型号作为第二筛选条件，以所述单晶炉的热场尺寸作为第三筛选条件，以所述单晶炉内的辅料数据作为第四筛选条件，以所述坩埚内装的原料的数据作为第五筛选条件，以所述最优存活肩形作为第六筛选条件。
40.所述步骤s32包括以下具体步骤：
41.s321、提取筛选出来的符合条件的所有放肩方案的每一相关参数的数值；
42.s322、每一相关参数均取平均值，每一相关参数的平均值即为所述最优放肩方案
对应参数的数值。
43.所述数据库内的数据包括不同型号的炉台在不同情况下拉制不同目标规格单晶时放肩的肩形数据以及不同型号的炉台在不同情况下拉制不同目标规格单晶不同肩形的放肩方案的数据。
44.本发明的有益效果为：
45.采用本发明方法进行放肩，即是在确定单晶目标规格的情况下，根据单晶炉的型号以及其当前的不同配置(包括不同的热场尺寸、单晶炉内的辅料数据不同、坩埚内装的原料不同)而定制不同的放肩方案，从而各个单晶炉的放肩成活率都很高，进而提升单晶的生长效率。
附图说明
46.图1为本发明单晶拉制方法的原理框图。
具体实施方式
47.以下配合附图对本发明单晶拉制方法进行详细说明。
48.如图1所示，本发明单晶拉制方法包括以下步骤：
49.s1.建立拉单晶数据库；
50.s2.在拉单晶进入放肩工序时，根据单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据在所述数据库内整合出一最优存活肩形；
51.s3.结合单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据以及所述最优存活肩形在所述数据库内整合出一最优放肩方案；
52.s4.根据所述最优放肩方案进行放肩。
53.上述步骤s2包括以下步骤：
54.s21、在所述数据库内以所述单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据作为筛选条件筛选出条件都符合的肩形；
55.所述条件都符合的肩形，即肩形其对应的单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据与对应的筛选条件都相同。
56.s22、对筛选出来的所有肩形的相关参数进行整合而得出所述最优存活肩形；
57.筛选出来的所有肩形的长度都相等，所述最优存活肩形的长度与该些筛选出来的所有肩形的长度相等。
58.所述步骤s21包括以下具体步骤：
59.s211、以所述单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据作为五个筛选条件，以该五个筛选条件的其中之一作为第一为筛选条件进行数据筛选，筛选出第一阶段数据；
60.s212、以另外四个筛选条件的其中之一作为第二筛选条件，在所述第一阶段数据里进行数据筛选，筛选出第二阶段数据；
61.s213、以另外三个筛选条件的其中之一作为第三筛选条件，在所述第二阶段数据里进行数据筛选，筛选出第三阶段数据；
62.s214、以剩下两个中的一个筛选条件作为第四筛选条件，在所述第三数据库里进
行筛选，筛选出第四阶段数据；
63.s215、以最后一个筛选条件作为第五筛选条件，在所述第四数据库里进行筛选，得到的就是所述条件都符合的肩形。
64.在本实施例中，较佳的，以所述单晶目标规格为第一筛选条件进行数据筛选，以所述单晶炉的型号为第二筛选条件，以单晶炉的的热场尺寸作为第三筛选条件，以单晶炉内的辅料数据作为第四筛选条件，以坩埚内装的原料的数据作为第五筛选条件。
65.如此选择，更具有目的性，而且也更能在单晶目标规格确定的情况下，根据不同单晶炉选取不同的最优存活肩形。
66.因为上述四个条件都要符合才能筛选出符合条件的肩形，故，在其他实施例中，筛选条件可以调整顺序。
67.所述步骤s22包括以下具体步骤：
68.s221、在每一筛选出来的肩形上均选取n个相间隔的长度节点，且所有肩形上对应的第n个长度节点的长度位置都相等；
69.举例，假设筛选出10个肩形，所有肩形的长度都为100mm，在其中一肩形上选取5个长度节点，第一长度节点的长度位置为10mm，第二长度节点的长度位置为40mm，第三长度节点的长度位置为60mm，第四长度节点的长度位置为80mm，第四长度节点的长度位置为95mm；则其他9个肩形也是选择5个长度阶段，且每一肩形的第一长度节点的长度位置也为10mm，第二长度节点的长度位置为40mm，第三长度节点的长度位置为60mm，第四长度节点的长度位置为80mm，第四长度节点的长度位置为95mm，所述最优存活肩形上也对应设置上述5个长度节点，第一长度节点的长度位置为10mm，第二长度节点的长度位置为40mm，第三长度节点的长度位置为60mm，第四长度节点的长度位置为80mm，第四长度节点的长度位置为95mm。
70.s222、提取每一筛选出来的肩形每一长度节点所处长度位置的直径；
71.s223、对所有筛选出来的肩形相同长度节点对应的直径取平均值，每一长度节点对应的直径平均值即为所述最优存活肩形对应长度位置的直径；
72.所述最优存活肩形的参数包括所述长度以及对应长度位置的直径。
73.即是说，最优存活肩形，即是在长度数据维度上，其长度与筛选出来的肩形长度相等，在直径数据维度上，其各长度节点对应的长度位置处的直径为所有筛选出来的肩形对应长度位置处的平均值；换句话说，具有该长度数据与直径数据的肩形即为最优存活肩形。具体的说，假设上述10个肩形的第一长度节点所处长度位置的直径分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10，则所述最优存活肩形的长度也为100mm，且最优存活肩形其第一长度节点所处长度位置处的直径为(x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10)/10；同理，若10个肩形的第二长度节点所处长度位置的直径分别为y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7、y8、y9、y10，则所述最优存活肩形第二长度节点所处的长度位置处的直径为(y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9 y10)/10；以该种方式计算出最优存活肩形上对应5个长度节点所处长度位置处的直径。
74.肩形物理上的两个参数就是长度与直径，在长度一定的情况下，需要确定的就是直径，而采用上述取平均值的方式整合出各长度位置处对应的直径，方法最简单，而且得到的结果也相对最优，从而可整合最优存活肩形的参数。
75.在本实施例中，较佳的，每一肩形(包括筛选出来的所有肩形以及最优存活肩形)上任意相邻两长度节点之间的长度相等，如此，更好地确定最优存活肩形的直径走向。因为
肩形即是放肩得到的放肩段的形状，随着放肩的进行，放肩段的直径是从小慢慢变大的，也就是说，放肩段的直径是随着长度的增加而变大，整体而言，整个放肩段的外轮廓是弧线，弧线越顺畅，表示放肩段的直径变化越流畅，肩形的存活率越高。而每一肩形上任意相邻两长度节点之间的长度相等，则表示长度节点的间隔相对比较均匀，从而整合出来的数据可使得整个放肩段外轮廓的弧线也相对比较顺畅，肩形的存活率会相对更高。
76.更进一步地，每一肩形(包括筛选出来的所有肩形以及最优存活肩形)按照相同的长度单位进行长度节点选取，根据该选取方式，能保证每一肩形上相邻两长度节点之间的长度相等，除最后一长度阶段到肩形尾端之间的距离不一定能保证之外，肩形首端与第一长度节点之间的距离、任意相邻两长度节点之间的距离都相等。较佳的，采用1mm为长度单位对肩形进行长度节点选取，则每一肩形第一长度节点对应的长度位置为1mm,第二长度节点对应的长度位置为2mm，以此类推。如此，肩形首端与第一长度节点之间的距离为1mm,任意相邻两长度节点之间的距离也为1mm。如此选择长度阶段，每一肩形长度节点选取比较多，而长度节点选取的越多，则表示直径参数整合的越多，放肩段的直径变化更确定，肩形的存活率更高。
77.在其他实施例中，也可以结合实际情况选取其他合适的长度单位。若采用2mm为长度单位对肩形进行长度节点选取，则每一肩形第一长度节点对应的长度位置为2mm,第二长度节点对应的长度位置为4mm，以此类推。如此，肩形首端与第一长度节点之间的距离为2mm,任意相邻两长度节点之间的距离也为2mm。
78.较佳的，所述长度单位能被肩形长度整除。如此，长度节点位置选取也更方便，而且更能保证最优存活肩形的直径变化随着长度变更的流畅性，从而提高肩形的存活率。
79.上述步骤s3包括以下步骤：
80.s31、以单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据以及所述最优存活肩形在所述数据库内筛选出符合条件的放肩方案；
81.所述符合条件的放肩方案，即其对应的单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据以及肩形都与对应的筛选条件相同。
82.s32、对筛选出来的所有放肩方案的相关参数进行整合而得出所述最优放肩方案；
83.通过该最优放肩方案进行放肩得到的放肩段，其肩形为所述最优存活肩形。
84.所述步骤s31包括以下具体步骤：
85.s311、以所述单晶目标规格、单晶炉的型号以及热场尺寸、单晶炉内的辅料数据、坩埚内装的原料的数据、所述最优存活肩形作为六个筛选条件，以该六个筛选条件的其中之一作为第一为筛选条件进行数据筛选，筛选出第一阶段数据；
86.s312、以另外五个筛选条件的其中之一作为第二筛选条件，在所述第一阶段数据里进行数据筛选，筛选出第二阶段数据；
87.s313、以剩下四个筛选条件的其中之一第三为筛选条件，在所述第二阶段数据里进行数据筛选，筛选出第三阶段数据；
88.s314、以剩下三个筛选条件的其中之一为第四筛选条件，在所述第三数据库里进行筛选，筛选出第四阶段数据；
89.s315、以剩下两个筛选条件的其中之一为第五筛选条件，在所述第四数据库里进行筛选，筛选出第五阶段数据
90.s316、以最后一个筛选条件作为第六筛选条件在所述第五数据库里进行筛选，得到的就是符合条件的所有放肩方案。
91.在本实施例中，较佳的，以所述单晶目标规格作为第一筛选条件，以所述单晶炉型号作为第二筛选条件，以所述单晶炉的热场尺寸作为第三筛选条件，以所述单晶炉内的辅料数据作为第四筛选条件，以所述坩埚内装的原料的数据作为第五筛选条件，以所述最优存活肩形作为第六筛选条件。如此选择，更具有目的性，而且也更能在单晶目标规格确定的情况下，针对不同单晶炉制定不同的最优方面方案，从而保证每一单晶炉的拉单晶的效率与质量。
92.同理，因为上述五个条件都要符合才能筛选出符合条件的放肩方案，故，在其他实施例中，筛选条件可以调整顺序。
93.所述步骤s32包括以下具体步骤：
94.s321、提取筛选出来的符合条件的所有放肩方案的每一相关参数的数值；
95.s322、每一相关参数均取平均值，每一相关参数的平均值即为所述最优放肩方案对应参数的数值。
96.具体的说，所述放肩方案相关参数包括但不限于晶体升速、坩埚升速、液位距离、晶体直径、晶体长度、加热器功率、水冷套流量等；假如筛选出8种符合条件的放肩方案，提取该8种放肩方案的晶体升速的数值，然后取平均值，该晶体升速平均值即为所述最优放肩方案的晶体升速的数值；提取该8种放肩方案的坩埚升速的数值，然后取平均值，该坩埚升速平均值即为所述最优放肩方案的坩埚升速的数值；同理，最优放肩方案的其他相关参数也采用同样的方式获取。
97.即是说，所述最优放肩方案，即是其相关参数均为所有筛选出来的符合条件的放肩方案的对应参数的平均值，也即是说，相关参数为所有筛选出来的符合条件的放肩方案的对应参数的平均值的放肩方案即为最优放肩方案。
98.所述单晶目标规格是指最后想要得到的单晶尺寸规格，比如说，6英寸、泛8英寸、10英寸、12英寸。单晶规格不同代表其成品直径不同，且单晶目标规格在放肩工序前就已确定，或者说在开炉前就已经确定的，确定单晶目标规格才能确定拉单晶各项工序的相关参数，放肩只是诸多工序中的一步。
99.因为单晶炉型号不一样，其结构会不一样，而结构不一样则代表着晶体生长环境不一样，从而想要在不同型号的单晶炉内获得目标性能一致的单晶，不同型号的单晶炉选用的各工序对应的参数很多时候是不一样的，包括放肩。故，在选择存活肩形与放肩方案时，需要考虑到不同单晶炉的型号。而即使单晶型号相同，其热场尺寸也不一定相同，而不同的热场尺寸其对应的热反应性能是不一样的，比如说改变热场功率，对应温度变化需要的时间不同，而这对于放肩来说，是能绝对影响到单晶肩形存活的因素。所以筛选的条件里必须包括单晶炉热场尺寸。
100.所述单晶炉内的辅料数据涉及单晶炉的保温性能，主要包括炉内各类保温配件的材质，如，保温层的材质是碳碳材质或者石墨材质；如，坩埚的材质(坩埚分两层，内层为石英，外层为碳碳或石墨材质。因为单晶拉制工艺参数的设定与单晶炉的保温性能息息相关，所以需把单晶炉内的辅料数据作为筛选条件之一。
101.所述坩埚内装的原料的数据包括坩埚内装的原料的成分，即坩埚内装的原辅料全
部是原料还是原生料与回收料的组合，若是原生料与回收料的组合，则原生料与回收料的比例是多少，回收料的平均纯度是多少；若坩埚内装的原辅料里还有其他掺杂剂，所述原辅料数据就还包括掺杂剂的成分以及掺杂剂的占比(即掺杂剂在坩埚内所有料中的占比)。因为不同成分的料其熔点不一样，对应的，其需要的加热器功率不同，因为不管坩埚内装的原辅料的成分是什么，都需要坩埚内的料融化到要去状态才能保证放肩的正常进行，故，所述原辅料数据也是选择肩形与放肩方案必须要考虑到的因素。
102.在放肩过程中，除了考虑上述因素，因为最后想要实现所述最优存活肩形，所以在考虑放肩方案时，必须把所述最优存活肩形的相关参数作为条件之一。
103.所述数据库内的数据包括不同型号的炉台在不同情况(包括不同的热场尺寸或/和单晶炉内的辅料数据不同或/和坩埚内装的原料不同等)下拉制不同目标规格单晶时放肩的肩形数据以及不同型号的炉台在不同情况(包括不同的热场尺寸或/和单晶炉内的辅料数据不相同或/和坩埚内装的原料不同)下拉制不同目标规格单晶不同肩形的放肩方案的数据。
104.较佳的，所述数据库至少包括肩形数据子库与放肩方案数据子库，所述肩形数据子库的数据包括有不同型号的炉台在不同情况(包括不同的热场尺寸或/和单晶炉内的辅料数据不同或/和坩埚内装的原料不同)下拉制不同目标规格单晶时放肩的肩形的数据；所述所述放肩方案数据子库内的数据包括不同型号的炉台在不同情况(包括不同的热场尺寸或/和单晶炉内的辅料数据不相同或/和坩埚内装的原料不同)下拉制不同目标规格单晶不同肩形的放肩方案，所述放肩方案包括但不限于晶体升速、坩埚升速、液位距离、晶体直径、晶体长度、加热器功率、水冷套流量等参数的数据。
105.在本实施例中，在所述数据库的肩形数据子库内整合出所述最优存活肩形，在所述数据的放肩方案数据子库内整合出所述最优放肩方案。
106.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。