CN104866975B - 一种多晶硅锭的质量判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光伏太阳能产品检测技术领域，特别涉及一种多晶硅锭的质量判定方法。该多晶硅锭的质量判定方法包括(1)将多晶硅锭开方成硅块；(2)对硅块表面进行少子寿命扫描；(3)采集、处理扫描数据；(4)带入特定公式计算质量分数；(5)考虑硅锭边缘杂质区域影响引入分区参数计算最终综合质量分数；(6)对硅块质量进行判定分档。该多晶硅锭的质量判定方法可快速、准确的计算硅块最终综合质量分数并进行质量评价，直观的将产品质量进行量化判定及管理，适用于多晶硅锭产品质量精确分档，对多晶硅锭效率预估提供指导意义，降低产品采购的失误率。
Description
(一)技术领域
本发明属于光伏太阳能产品检测技术领域，特别涉及一种太阳能级多晶硅锭的质量判定方法。
(二)背景技术
太阳能级多晶硅锭的质量在制作电池片之前，仅通过检测硅块的平均电阻率及平均少子寿命的数值进行质量初步判定，但是未考虑晶体生长形貌及晶体缺陷对质量的影响。若将硅块的质量判定交由现场的检测人员肉眼判断，这种判别方法明显受检测人员的经验差别不同而不同，且存在判定标准无数据化的缺陷，必然导致质量判定效率低和判定不准的问题。这样采用该种判定等级的多晶硅锭在给相应厂家用于制作电池片时，制作效果及电池片质量往往与上述方法判定等级的多晶硅锭所应制得的电池片质量出现偏差，增大了厂家采购失误率，于是出现电池片厂家对采购的多晶硅锭进行退货的情况，导致多晶硅锭的生产方非常被动，造成很大的人力、物力和财力损失。
(三)发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种太阳能级多晶硅锭的质量判定方法，可根据少子寿命扫描数据快速、准确的计算出硅块的最终综合质量分数并进行质量评价，可直观的将产品质量进行量化判定及管理，适用于多晶硅锭产品质量精确分档，对多晶硅锭效率预估提供指导意义；该种质量判定方法用于判定多晶硅锭的质量等级可靠、准确，所判定的各等级多晶硅锭能为电池片生产厂家制作电池片时提供质量保障，降低多晶硅锭产品采购失误率，使多晶硅锭的供货商更主动，避免了人力、物力和财力损失。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种多晶硅锭的质量判定方法，包括以下操作步骤：
(1)将多晶硅锭开方加工成含多晶硅锭的中部、边部和角部不同分区的多晶硅块；
(2)采用微波光电导衰减少子寿命扫描仪对步骤(1)的多晶硅块进行表面扫描检测；
(3)采集、处理步骤(2)扫描检测所得数据，计算得到硅块少子寿命因子、硅块少子寿命标准差因子、硅块较低少子寿命比例因子和硅块底部较低少子寿命的比例因子；
(4)将步骤(3)得到的各数据因子带入如下计算公式，计算质量分数：
F(X)＝X1×18％+X2×20％+X3×40％+X4×22％
式中：X1为硅块少子寿命因子；X2为硅块少子寿命标准差因子；X3为硅块较低少子寿命比例因子；X4为底部较低少子寿命比例因子；
(5)考虑硅锭边缘杂质区域的影响，用步骤(4)计算得出的硅块质量分数F(X)乘以硅块所处多晶硅锭中相应各分区的参数得到最终综合质量分数；
所述各分区的参数为：处于多晶硅锭中部的硅块的分区参数为1；处于多晶硅锭边部硅块的分区参数为0.95-0.97中的任意值；处于多晶硅锭角部硅块的分区参数为0.7-0.81的任意值；
(6)根据步骤(5)最终综合质量分数对硅块质量进行判定分档；
步骤(3)所述硅块少子寿命因子为硅块头部、硅块尾部少子寿命不合格区域和硅块少子寿命有效区域的少子寿命的平均值的倒数×硅块少子寿命有效区域的少子寿命平均值×常数A的乘积，所述常数A为0.1-1；所述少子寿命不合格区域为少子寿命范围为0-3us的区域；
步骤(3)所述硅块少子寿命标准差因子为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命的标准差的倒数与一常数B的乘积，所述常数B为10-20；
步骤(3)所述硅块较低少子寿命比例因子为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命所占比例的倒数与一常数C的乘积，所述常数C为35-45；
步骤(3)所述硅块底部较低少子寿命的比例因子为较硅块底部100-150mm范围内少子寿命低的少子寿命所占比例的倒数与一常数D的乘积，所述常数D为35-45。
步骤(2)微波光电导衰减少子寿命扫描仪器的工作参数为：光栅范围2-4mm，敏感度50-100mV，探头高度1.5-2.5mm，微波频率依据Auto setting取值或固定频率大于10.2GHz。
步骤(6)所述判定依据为：最终综合质量分数≥0.9的硅块质量判定为A级；最终综合质量分数≥0.8且＜0.9的硅块质量判定为B级；最终综合质量分数≥0.75且小于0.8的硅块质量判定为C级；最终综合质量分数＜0.75的硅块质量判定为D级。
本发明的一种多晶硅锭的质量判定方法，可根据少子寿命扫描数据快速、准确的计算出硅块的最终综合质量分数并进行质量评价，可直观的将产品质量进行量化判定及管理，用于多晶硅锭产品质量精确分档，对多晶硅锭效率预估提供指导意义；该种质量判定方法用于判定多晶硅锭的等级可靠、准确，所判定的各等级多晶硅锭能为电池片生产厂家制作的电池片质量提供保障，降低产品采购的失误率，避免了根据现有判定方法采购的多晶硅锭用于电池片制作时出现的与其质量不符的情况出现，使多晶硅锭的供货商更主动，避免了人力、物力和财力损失。
(四)附图说明
图1为本发明多晶硅锭的质量判定方法的流程图。
(五)具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1
一种多晶硅锭的质量判定方法，包括如下操作步骤：
(1)将多晶硅锭按照标准尺寸要求进行开方机加工，开方成含多晶硅锭的中部、边部和角部等不同分区的多晶小方锭，即硅块。
(2)使用Semilab WT2000系列微波光电导衰减少子寿命检测仪器对多晶硅锭中部的硅块进行少子寿命扫描，设定扫描光栅为2mm，敏感度50mV，硅块尺寸8英寸，探头扫描高度2mm，扫描频率依据Auto setting值。
(3)采集并按以下计算处理扫描数据得少子寿命因子X1、硅块少子寿命标准差因子X2、硅块较低少子寿命比例因子X3和硅块底部较低少子寿命的比例因子X4：
少子寿命因子X1为硅块头部、硅块尾部少子寿命0-3us区域和硅块少子寿命有效区域的少子寿命的平均值的倒数×硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值×常数0.7的乘积；
少子寿命标准差因子X2为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命的标准差取倒数后与常数10的乘积；
较低少子寿命比例因子X3为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命占全部少子寿命的比例取倒数后与常数35的乘积；
底部较低少子寿命的比例因子X4为较硅块底部100-150mm范围内少子寿命低的少子寿命占全部少子寿命的比例取倒数后与常数45的乘积。
任取3个多晶硅锭中部的硅块，扫描并采集数据如下：
多晶硅锭中部的上述各硅块计算数据结果如下：
| 项目 | 硅块1 | 硅块2 | 硅块3 |
| 少子寿命因子X1 | 0.92 | 0.92 | 0.86 |
| 少子寿命标准差因子X2 | 0.55 | 0.50 | 0.37 |
| 较低少子寿命比例因子X3 | 0.93 | 0.82 | 0.80 |
| 底部较低少子寿命的比例因子X4 | 1.18 | 1.07 | 1.02 |
(4)将以上各硅块的3组数据分别代入质量分数计算公式：F(X)＝X1×18％+X2×20％+X3×40％+X4×22％，得质量分数。
(5)考虑硅锭边缘杂质区域的影响，将步骤4)的质量分数乘以分区参数1，计算得出硅块最终综合质量分数并判定如下：
| 硅块名称 | 最终质量分数 | 判定标准 | 判定结果 |
| 硅块1 | 0.91 | Q(X)≥9 | A级 |
| 硅块2 | 0.83 | 7.9≤Q(X)<9 | B级 |
| 硅块3 | 0.77 | 7.45≤Q(X)<7.9 | C级 |
上述判定结果的依据为：最终综合质量分数≥0.9的硅块质量判定为A级；最终综合质量分数≥0.8且＜0.9的硅块质量判定为B级；最终综合质量分数≥0.75且小于0.8的硅块质量判定为C级；最终综合质量分数＜0.75的硅块质量判定为D级。
实施例2
一种多晶硅锭的质量判定方法，包括如下操作步骤：
(1)将多晶硅锭按照标准尺寸要求进行开方机加工，开方成含多晶硅锭的中部、边部和角部等不同分区的硅块。
(2)使用Semilab WT2000系列微波光电导衰减少子寿命检测仪器扫描多晶硅锭边部的硅块少子寿命，设定扫描光栅为4mm，敏感度100mV，硅块尺寸8英寸，探头扫描高度2.5mm，扫描频率依据Auto setting值。
(3)采集并按以下计算处理扫描数据得少子寿命因子X1、硅块少子寿命标准差因子X2、硅块较低少子寿命比例因子X3和硅块底部较低少子寿命的比例因子X4：
少子寿命因子X1为硅块头部、硅块尾部少子寿命0-3us区域和硅块少子寿命有效区域的少子寿命的平均值的倒数×硅块有效区域少子寿命平均值×常数0.1的乘积；
少子寿命标准差因子X2为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命的标准差取倒数后与常数20的乘积；
较低少子寿命比例因子X3为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命占全部少子寿命的比例取倒数后与常数45的乘积；
底部较低少子寿命的比例因子X4为较硅块底部100-150mm范围内少子寿命低的少子寿命占全部少子寿命的比例取倒数后与常数35的乘积。
任取3个多晶硅锭边部的硅块，扫描并采集数据如下：
多晶硅锭边部的上述各硅块计算数据结果如下：
| 项目 | 硅块4 | 硅块5 | 硅块6 |
| 少子寿命因子X1 | 0.13 | 0.12 | 0.11 |
| 少子寿命标准差因子X2 | 1.06 | 0.93 | 0.87 |
| 较低少子寿命比例因子X3 | 1.20 | 1.05 | 1.01 |
| 底部较低少子寿命的比例因子X4 | 0.94 | 0.80 | 0.76 |
(4)将以上各硅块的3组数据分别代入质量分数计算公式：F(X)＝X1×18％+X2×20％+X3×40％+X4×22％，得质量分数。
(5)考虑硅锭边缘杂质区域的影响，将步骤4)的质量分数乘以分区参数0.96，计算得出硅块最终综合质量分数并判定如下：
| 硅块名称 | 最终质量分数 | 判定标准 | 判定结果 |
| 硅块4 | 0.89 | 0.8≤Q(X)<0.9 | B级 |
| 硅块5 | 0.78 | 0.75≤Q(X)<0.8 | C级 |
| 硅块6 | 0.74 | Q(X)<0.75 | D级 |
上述判定结果的依据同实施例1判定依据，此处不再详述。
实施例3
一种多晶硅锭的质量判定方法，包括如下操作步骤：
(1)将多晶硅锭按照标准尺寸要求进行开方机加工，开方成含多晶硅锭的中部、边部和角部等不同分区的硅块。
(2)使用Semilab WT2000系列微波光电导衰减少子寿命检测仪器扫描多晶硅锭角部的硅块少子寿命，设定扫描光栅为2mm，敏感度80mV，硅块尺寸8英寸，探头扫描高度1.5mm，扫描频率依据Auto setting值。
(3)采集并按以下计算处理扫描数据得少子寿命因子X1、硅块少子寿命标准差因子X2、硅块较低少子寿命比例因子X3和硅块底部较低少子寿命的比例因子X4：
少子寿命因子X1为硅块头部、硅块尾部少子寿命0-3us区域和硅块少子寿命有效区域的少子寿命的平均值的倒数×硅块有效区域少子寿命平均值×常数1的乘积；
少子寿命标准差因子X2为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命的标准差取倒数后与常数10的乘积；
较低少子寿命比例因子X3为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命占全部少子寿命的比例取倒数后与常数35的乘积；
底部较低少子寿命的比例因子X4为较硅块底部100-150mm范围内少子寿命低的少子寿命占全部少子寿命的比例取倒数后与常数43的乘积。
任取2个多晶硅锭角部的硅块，扫描并采集数据如下：
多晶硅锭角部的上述各硅块计算数据结果如下：
| 项目 | 硅块7 | 硅块8 |
| 少子寿命因子X1 | 1.25 | 1.16 |
| 少子寿命标准差因子X2 | 0.38 | 0.35 |
| 较低少子寿命比例因子X3 | 0.90 | 0.79 |
| 底部较低少子寿命的比例因子X4 | 1.19 | 0.94 |
(4)将以上各硅块的2组数据分别代入质量分数计算公式：F(X)＝X1×18％+X2×20％+X3×40％+X4×22％，得质量分数。
(5)考虑硅锭边缘杂质区域的影响，将步骤4)的质量分数乘以分区参数0.7-0.81的任意值；本次取分区参数0.8，计算得出硅块最终综合质量分数并判定如下：
| 硅块名称 | 最终质量分数 | 判定标准 | 判定结果 |
| 硅块7 | 0.74 | Q(X)<0.75 | D级 |
| 硅块8 | 0.64 | Q(X)<0.75 | D级 |
上述判定结果的依据同实施例1判定依据，此处不再详述。
实施例4
一种多晶硅锭的质量判定方法，包括如下操作步骤：
(1)将多晶硅锭按照标准尺寸要求进行开方机加工，开方成含多晶硅锭的中部、边部和角部等不同分区的硅块。
(2)使用Semilab WT2000系列微波光电导衰减少子寿命检测仪器扫描多晶硅锭角部的硅块少子寿命，设定扫描光栅为2mm，敏感度80mV，硅块尺寸8英寸，探头扫描高度1.5mm，扫描频率依据Auto setting值。
(3)采集并按以下计算处理扫描数据得少子寿命因子X1、硅块少子寿命标准差因子X2、硅块较低少子寿命比例因子X3和硅块底部较低少子寿命的比例因子X4：
少子寿命因子X1为硅块头部、硅块尾部少子寿命0-3us区域和硅块少子寿命有效区域的少子寿命平均值的倒数×硅块有效区域少子寿命平均值×常数0.1的乘积；
少子寿命标准差因子X2为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命的标准差取倒数后与常数15的乘积；
较低少子寿命比例因子X3为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命占全部少子寿命的比例取倒数后与常数40的乘积；
底部较低少子寿命的比例因子X4为较硅块底部100-150mm范围内少子寿命低的少子寿命占全部少子寿命的比例取倒数后与常数35的乘积。
任取2个多晶硅锭角部的硅块，扫描并数据如下：
多晶硅锭角部的上述各硅块计算数据结果如下：
| 项目 | 硅块9 | 硅块10 |
| 少子寿命因子X1 | 0.125 | 0.116 |
| 少子寿命标准差因子X2 | 0.58 | 0.52 |
| 较低少子寿命比例因子X3 | 1.03 | 0.91 |
| 底部较低少子寿命的比例因子X4 | 0.97 | 0.76 |
(4)将以上各硅块的2组数据分别代入质量分数计算公式：F(X)＝X1×18％+X2×20％+X3×40％+X4×22％，得质量分数。
(5)考虑硅锭边缘杂质区域的影响，将步骤4)的质量分数乘以分区参数0.7-0.81的任意值；本次取分区参数0.81，计算得出硅块最终综合质量分数并判定如下：
| 硅块名称 | 最终质量分数 | 判定标准 | 判定结果 |
| 硅块9 | 0.62 | Q(X)<0.75 | D级 |
| 硅块10 | 0.53 | Q(X)<0.75 | D级 |
上述判定结果的依据同实施例1判定依据，此处不再详述。
本发明中未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。以上实施例仅用以说明本发明的较佳实施例而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，凡在本发明的申请范围内进行任何修改、等同替换和改进等，而不脱离本发明的宗旨和范围，其均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种多晶硅锭的质量判定方法，其特征是：包括以下操作步骤：
(1)将多晶硅锭开方加工成含多晶硅锭的中部、边部和角部不同分区的多晶硅块；
(2)采用微波光电导衰减少子寿命扫描仪对步骤(1)的多晶硅块进行表面扫描检测；
(3)采集、处理步骤(2)扫描检测所得数据，计算得到硅块少子寿命因子、硅块少子寿命标准差因子、硅块较低少子寿命比例因子和硅块底部较低少子寿命的比例因子；
(4)将步骤(3)得到的各数据因子带入如下计算公式，计算质量分数：
F(X)＝X1×18％+X2×20％+X3×40％+X4×22％
式中：X1为硅块少子寿命因子；X2为硅块少子寿命标准差因子；X3为硅块较低少子寿命比例因子；X4为底部较低少子寿命比例因子；
(5)考虑硅锭边缘杂质区域的影响，用步骤(4)计算得出的硅块质量分数F(X)乘以硅块所处多晶硅锭中相应各分区的参数得到最终综合质量分数；
所述各分区的参数为：处于多晶硅锭中部的硅块的分区参数为1；处于多晶硅锭边部硅块的分区参数为0.95-0.97中的任意值；处于多晶硅锭角部硅块的分区参数为0.7-0.81的任意值；
(6)根据步骤(5)最终综合质量分数对硅块质量进行判定分档；
步骤(3)所述硅块少子寿命因子为硅块头部、硅块尾部少子寿命不合格区域和硅块少子寿命有效区域的少子寿命的平均值的倒数×硅块少子寿命有效区域的少子寿命平均值×常数A的乘积，所述常数A为0.1-1；所述少子寿命不合格区域为少子寿命范围为0-3us的区域；
步骤(3)所述硅块少子寿命标准差因子为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命的标准差的倒数与一常数B的乘积，所述常数B为10-20；
步骤(3)所述硅块较低少子寿命比例因子为低于硅块少子寿命有效区域少子寿命平均值的少子寿命所占比例的倒数与一常数C的乘积，所述常数C为35-45；
步骤(3)所述硅块底部较低少子寿命的比例因子为较硅块底部100-150mm范围内少子寿命低的少子寿命所占比例的倒数与一常数D的乘积，所述常数D为35-45。
2.根据权利要求1所述的一种多晶硅锭的质量判定方法，其特征是：步骤(2)微波光电导衰减少子寿命扫描仪器的工作参数为：光栅范围2-4mm，敏感度50-100mV，探头高度1.5-2.5mm，微波频率依据Auto setting取值或固定频率大于10.2GHz。
3.根据权利要求1所述的一种多晶硅锭的质量判定方法，其特征是：步骤(6)所述判定依据为：最终综合质量分数≥0.9的硅块质量判定为A级；最终综合质量分数≥0.8且＜0.9的硅块质量判定为B级；最终综合质量分数≥0.75且小于0.8的硅块质量判定为C级；最终综合质量分数＜0.75的硅块质量判定为D级。
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