太阳能光伏产业·硅材料系列教材：直拉单晶硅工艺技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王丽 等 著

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• 太阳能
• 光伏
• 硅材料
• 单晶硅
• 直拉法
• 工艺技术
• 半导体
• 新能源
• 材料科学
• 工业技术

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122055002

版次：1

商品编码：10068624

包装：平装

开本：16开

出版时间：2009-07-01

页数：130

正文语种：中文

内容简介

　　单晶硅的基本知识、直拉单晶炉、直拉单晶炉的热系统及热场、晶体生长控制器、原辅材料的准备、直拉单晶硅生长技术、铸锭多晶硅工艺、掺杂技术等内容。《太阳能光伏产业：直拉单晶硅工艺技术》可作为高职高专太阳能光伏产业硅材料技术专业的教材，同时也可作为中专、技校和从事单晶硅生产的企业员工的培训教材，还可供相关专业工程技术人员学习参考。

内页插图

目录

绪论
第1章 单晶硅的基本知识
1.1 晶体和非晶体
1.2 单晶和多晶
1.3 空间点阵和晶胞
1.4 晶面和晶向
1.5 晶体的熔化和凝固
1.6 结晶过程的宏观特征
1.7 晶核的形成
1.8 二维晶核的形成
1.9 晶体的长大
1.10 生长界面结构模型
习题

第2章 直拉单晶炉
2.1 直拉单晶炉设备简介
2.2 直拉单晶炉的结构
2.3 机械部分
2.4 电气部分
2.5 直拉单晶炉的工作环境
习题

第3章 直拉单晶炉的热系统及热场
3.1 热系统
3.2 热系统的安装与对中
3.3 热场
3.4 温度梯度与单晶生长
3.5 热场的调整
习题

第4章 晶体生长控制器
4.1 CGC－101A型晶体生长控制器功能简介
4.2 CGC－101A型晶体生长控制器的开关状态说明
4.3 CGC－101A型晶体生长控制器的键盘操作说明5
4.4 CGC－101A型晶体生长控制器参数设置及定义
4.5 CGC－101A型晶体生长控制器使用说明
习题

第5章 原辅材料的准备
5.1 硅原料
5.2 石英坩埚
5.3 掺杂剂与母合金
5.4 其他材料
5.5 原辅材料的腐蚀和清洗
5.6 腐蚀原理及安全防护
5.7 自动硅料清洗机简介
习题

第6章 直拉单晶硅生长技术
6.1 直拉单晶硅工艺流程
6.2 拆炉及装料
6.3 抽空及熔料
6.4 引晶及放肩
6.5 转肩及等径
6.6 收尾及停炉
6.7 拉速、温校曲线的设定
6.8 埚升速度的计算方法
6.9 异常情况及处理方法
习题

第7章 铸锭多晶硅工艺
7.1 光伏产业简介
7.2 铸锭多晶硅炉的结构
7.3 铸锭多晶硅工艺流程
7.4 铸锭多晶硅的优缺点
习题

第8章 掺杂技术
8.1 杂质
8.2 导电型号
8.3 熔硅中的杂质效应
8.4 杂质的分凝效应
8.5 Keff与K0的关系
8.6 结晶后固相中的杂质分布规律
8.7 掺杂
习题

附录1 硅的物理化学性质（300K）
附录2 硅中杂质浓度和电阻率关系
附录3 元素周期表
附录4 立方晶系各晶面（或晶向）间的夹角
附录5 无尘室的分级标准
参考文献

精彩书摘

　　第1章 单晶硅的基本知识
　　1.7 晶核的形成
　　液体结晶成晶体，总得首先从一个结晶核开始，然后逐步长大成为晶体。这个结晶核称为晶核。晶核的形成有两种方式：液体内部由于过冷，自发生成的叫做自发晶核；借助于外来固态物质的帮助，如在籽晶、埚壁、液体中的非溶性杂质等表面上产生的晶核，称为非自发晶核。
　　自发晶核形成的过程如下。
　　晶体熔化后成液态（熔体），固态结构被破坏，但在近程范围内（几个或几十个原子范围内）仍然是动态规则排列，即在某一瞬间，近程范围内的原子排列和晶体一样有规则：另一瞬间，某个近程范围内的原子，由于原子的振动（热运动）跑走几个，但在新的近程范围内仍然是有规律的排列，因此，液态结构与固态和气态相比，更接近固态。晶体的液态结构和固态结构比较，液态时的原子结合力较弱，远程规律受到破坏，近程仍然继续保持着动态规则排列的小集团，这小集团称作晶体的晶胚。晶胚与晶胚之间位错密度很大，类似于晶界结构。熔体原子的激烈振动，使得近程有序规律瞬时出现，瞬时消失。某个瞬间，熔体中某个局部区域的原子可能在瞬间聚集在一起，形成许多具有晶体结构排列的小集团，这些小集团也可能瞬时散开。

前言/序言

《晶硅生长原理与先进工艺》 本书简介： 本书深入剖析了晶体硅生长的基本原理，并在此基础上详细介绍了当前主流的晶体硅生长技术，重点阐述了先进的工艺优化手段和质量控制方法。内容涵盖了从基础的晶体学理论到复杂的工业化生产实践，旨在为读者提供一个系统、全面的视角来理解和掌握晶体硅的制备过程。 核心内容概述： 第一部分：晶体硅生长基础理论 晶体结构与生长机制： 详细介绍了硅的晶体结构（金红石型、闪锌矿型等），及其在不同温度和压力下的相变行为。深入探讨了晶体生长的基本驱动力——过饱和度，以及过饱和度的形成机制，包括过冷、过压和化学势差。阐述了成核（均相成核与异相成核）和晶体生长（界面控制、扩散控制、热流控制）的基本过程，并分析了各种生长缺陷（如位错、孪晶、杂质聚集体）的形成机理。 热力学与动力学： 深入解析了晶体生长过程中的热力学平衡条件，包括固液相平衡、固气平衡以及固液界面的能垒。详细讨论了热传递（传导、对流、辐射）和质量传递（扩散）在晶体生长中的作用，以及它们如何影响晶体生长速率和质量。引入了多相流理论，分析熔体中的对流模式（如自然对流、强制对流）及其对传热传质的影响。 杂质行为与控制： 详细研究了各种杂质（如氧、碳、金属元素）在硅熔体中的溶解、扩散和偏析行为。阐述了分区熔炼、区熔提纯等技术在提高硅纯度方面的原理和应用。重点分析了在生长过程中如何通过优化工艺参数，如坩埚材料选择、气氛控制、熔体搅拌等，来降低杂质含量，特别是氧和碳在单晶硅中的浓度控制。 第二部分：主流晶体硅生长工艺技术 直拉法（Czochralski Method）： 设备与结构： 详细介绍了直拉法的关键设备组成，包括坩埚、加热器（电阻加热、感应加热）、提拉机构、旋转机构、气氛控制系统以及籽晶夹具等。分析了不同坩埚材料（如石英、石墨、氮化硼）对硅熔体的影响和选择依据。 工艺流程与参数： 详细讲解了直拉法的标准工艺流程，包括熔体准备、籽晶诱导、晶体拉制、晶体收尾（晶肩、晶身、晶尾）等各个环节。深入讨论了关键工艺参数，如拉速、旋转速率（籽晶、坩埚）、温度梯度、坩埚温度、熔体液面高度、气氛压力等，以及它们对晶体直径、晶体质量、位错密度、杂质分布的影响。 微观生长控制： 重点介绍了如何通过精确控制籽晶与熔体接触方式、籽晶角度、拉速和旋转速率的匹配，来实现对晶体直径的稳定控制。分析了热场设计对温度场的影响，以及如何通过优化热场来控制晶体生长界面的形状（如平面、凹面、凸面），并进一步控制晶体内部的应力分布和缺陷形成。 多晶硅还原与熔化： 详细介绍了用于直拉法生长的太阳级多晶硅的制备过程，包括化学气相沉积（CVD）法（如西门子法）的原理、反应机理、设备结构和工艺参数。分析了多晶硅的纯度等级及其对单晶质量的影响。 区熔法（Floating Zone Method）： 原理与优势： 阐述了区熔法不使用坩埚的独特原理，通过移动熔区来完成提纯和晶体生长。详细分析了区熔法在获得高纯度、低位错单晶方面的优势，以及其在半导体和光伏领域的重要应用。 设备与工艺： 介绍了区熔法的典型设备，包括感应加热线圈、石英管、传送机构等。讲解了单区熔和多区熔的工艺流程，以及通过调整熔区宽度、移动速率、气氛等参数来控制晶体生长。 其他晶体生长技术简介： 安德考夫斯基法（Verneuil Method）： 简要介绍其原理和应用，尤其是在制备小尺寸单晶材料方面的特点。 巴西法（Bridgman Method）： 介绍其固定坩埚、移动温度梯度或移动坩埚的原理，以及在特定材料生长中的应用。 提拉与坩埚法结合工艺： 简述一些在特定应用中结合了直拉法和坩埚法的混合工艺。 第三部分：晶体生长过程中的质量控制与优化 在线监测与反馈控制： 详细介绍了晶体生长过程中常用的在线监测技术，如红外测温、激光测径、应力检测等。阐述了如何利用这些数据建立反馈控制系统，实时调整工艺参数，以实现稳定生长和高质量控制。 晶体缺陷的表征与分析： 介绍了常用的晶体缺陷表征技术，包括X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、光学显微镜、化学腐蚀等。重点分析了位错、夹杂物、微缺陷、宏观缺陷（如孪晶、空洞）的产生原因、分布规律及其对器件性能的影响。 工艺参数优化策略： 提出了一系列系统性的工艺参数优化策略，包括基于实验设计的DOE方法、仿真模拟与实验验证相结合的策略。讨论了如何针对特定应用场景（如高效电池片、特种光电器件）来优化晶体生长工艺，以获得满足需求的晶体材料。 表面与界面能控制： 深入分析了晶体生长界面附近的表面张力、固液界面能以及熔体表面能的作用，并阐述了如何通过调整温度梯度、气氛组成、添加剂等手段来控制界面能，优化晶体生长形态和减少缺陷。 第四部分：先进晶体生长技术发展趋势 大直径单晶硅的挑战与突破： 分析了大直径单晶硅在拉制过程中面临的挑战，如热应力、对流不稳定性、均匀性等，并介绍了相应的解决方案和技术进展。 低成本、高效率晶体生长技术： 探讨了降低晶体生长能耗、提高硅材料利用率、缩短生长周期的技术路径。 新型坩埚材料与热场设计： 介绍了新型坩埚材料的研发进展及其优势，以及更先进的热场设计理念，以实现更精细的温度控制。 自动化与智能化生产： 展望了晶体生长过程的自动化与智能化发展方向，包括基于大数据分析的预测性维护和智能优化控制。 本书旨在为从事半导体材料、光伏材料、晶体生长工艺研发、生产和技术管理的人员提供一本权威、实用的参考资料。通过对晶体生长原理的深刻理解和对先进工艺技术的全面掌握，读者将能够更好地应对当前及未来晶体硅材料生产中的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计和排版都非常专业，一股浓厚的学术氛围扑面而来，让我对即将展开的阅读充满了期待。我一直对太阳能光伏产业抱有浓厚的兴趣，尤其是其中核心的硅材料制备技术，更是我想要深入了解的领域。这本书的标题“太阳能光伏产业·硅材料系列教材：直拉单晶硅工艺技术”精准地击中了我的兴趣点，让我觉得这正是我一直在寻找的那本能够系统梳理直拉单晶硅工艺技术的权威教材。从封面的字体选择到封底的介绍文字，都透露出一种严谨和扎实的风格，这让我相信书中的内容一定经过了深入的钻研和反复的考证，而非流于表面的泛泛而谈。我尤其欣赏这种专注在一个细分领域的教材，因为只有深入地挖掘某个领域，才能真正掌握其精髓，并形成深刻的理解。我期待着这本书能够带领我一步步揭开直拉单晶硅工艺技术的神秘面纱，从最基础的原理讲起，循序渐进地深入到复杂的工艺流程和关键的技术细节。

评分☆☆☆☆☆

刚翻开目录，就被其详尽的章节划分所折服。从晶体生长的物理化学基础，到直拉法的原理、设备，再到整个工艺流程的每一个环节，包括籽晶制备、提拉过程控制、晶体冷却、晶体切割等，都规划得井井有条，逻辑清晰。这不禁让我对作者的专业性和严谨性肃然起敬。我一直觉得，一本好的教材，其目录本身就应该是一张清晰的路线图，能够指引读者沿着正确的路径去探索知识的海洋。这本书的目录无疑做到了这一点，它预示着我将有机会系统地、全面地了解直拉单晶硅的每一个细节，而不仅仅是零散的知识点。我迫不及待地想深入阅读其中的内容，去理解那些看似复杂的术语背后的深刻含义，去探究那些影响晶体质量的关键因素。我相信，通过这本书的学习，我不仅能掌握直拉单晶硅的工艺流程，更能培养出一种解决实际问题的能力，为我未来在光伏领域的学习和工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最直观的感受就是其内容的“实战性”。在介绍各个工艺环节时，书中并没有止步于理论描述，而是详细地阐述了实际生产中可能遇到的各种问题，以及相应的解决对策。比如，在谈到晶体缺陷控制时，书中不仅列举了常见的缺陷类型，还深入分析了这些缺陷产生的原因，并提供了具体的工艺优化建议。这种贴近实际生产的讲解方式，让我觉得这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，能够传授宝贵的实践经验。我非常看重这一点，因为理论知识固然重要，但最终的检验还是在实践中。能够通过阅读一本书就学习到如何规避生产中的风险，如何优化工艺流程，这对于我来说是巨大的价值。我期待着书中能够出现更多这样的“实战”案例和经验分享，让我能够更快速地成长。

评分☆☆☆☆☆

书中关于设备原理的介绍，是我非常看重的一环。直拉单晶硅的生产离不开精密的设备，而对设备原理的深入理解，是进行工艺优化和故障排查的基础。这本书在描述拉晶炉、坩埚、加热系统等关键设备时，并没有流于表面的介绍，而是深入到其工作原理、结构特点以及各个部件的功能。例如，在介绍感应加热系统时，书中详细解释了电磁感应的原理，以及如何通过调整感应圈的设计来控制加热功率和温度分布。这种深入到“为什么”和“怎么样”的讲解，让我能够对整个生产过程有一个更系统、更本质的认识。我期待着通过对这些设备原理的学习，能够对未来实际操作中的设备选择、维护和升级有一个更清晰的判断。

评分☆☆☆☆☆

在翻阅过程中，我注意到书中对于一些关键概念的解释非常到位，而且往往会配以清晰的图示和流程图，这极大地降低了理解的难度。例如，在介绍晶体生长时的溶质再分配效应时，书中不仅给出了理论公式，还辅以生动的图示来展示不同生长速率和拉速下溶质分布的变化，这使得抽象的理论变得形象具体，让我在脑海中能够清晰地勾勒出晶体内部的微观结构演变过程。我一直认为，科学技术的学习，既需要理论的支撑，也需要直观的理解。图文并茂的学习方式，能够有效地激发读者的学习兴趣，并加深对知识的记忆。这本书在这方面做得相当出色，我相信无论是初学者还是有一定基础的读者，都能从中受益匪浅。我期待着更多章节也能延续这种优秀的呈现方式，让我能够更轻松、更深入地掌握直拉单晶硅的各项技术。

评分☆☆☆☆☆

书中对质量控制的重视程度，让我印象深刻。从原材料的纯度要求，到生长过程中的各种监控指标，再到最终产品的检测方法，书中都进行了详细的阐述。特别是关于晶体缺陷的分类、产生机理以及如何通过工艺手段来控制这些缺陷，这部分内容对我来说至关重要。我深知，在半导体材料领域，质量是生命线。任何微小的杂质或缺陷，都可能对最终产品的性能产生巨大影响。这本书能够如此细致地讲解质量控制的方方面面，让我觉得其内容非常贴合实际生产需求，也体现了作者在质量管理方面的深刻理解。我期待通过学习这部分内容，能够建立起一套严谨的质量控制思维，并在未来的学习和工作中加以应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常简洁、流畅，没有使用过于晦涩难懂的专业术语，即使是初次接触直拉单晶硅工艺的读者，也能比较容易地理解。同时，书中在关键的技术点上，又会使用准确的专业词汇，并对这些词汇进行必要的解释，确保读者能够逐步建立起自己的专业知识体系。这种“循序渐进”和“由浅入深”的教学方式，正是很多教材所欠缺的。我特别欣赏这种在专业性和易读性之间找到平衡的写作风格。它既保证了内容的科学严谨性，又避免了让读者望而却步。我相信，通过这样的讲解，即便是对光伏行业了解不多的读者，也能在这本书的引导下，逐步掌握直拉单晶硅的核心技术，并从中找到学习的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书不仅仅是一本技术手册，更让我感受到了作者在其中倾注的心血和对行业的热爱。在一些章节的结尾，作者往往会穿插一些对行业发展历程的回顾，或者对某些关键技术突破的背景介绍。这些“花絮”虽然不是核心技术内容，但却能极大地丰富读者的阅读体验，让我对直拉单晶硅技术的发展脉络有一个更清晰的认识，也更能体会到科学家们在探索过程中的艰辛和智慧。这种将技术知识与行业人文相结合的写作方式，让这本书显得更加生动和有温度，而不是枯燥的理论堆砌。我非常欣赏这种能够“讲故事”的技术教材，它能够帮助我更好地理解技术背后的故事，从而更深刻地理解技术本身。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的教材，其价值不仅仅在于内容的丰富和结构的完整，更在于它能否激发读者的思考，培养读者的创新能力。这本书在讲解完基本原理和工艺流程后，在某些章节的末尾，会提出一些值得探讨的问题，或者列举一些尚未完全解决的挑战。例如，可能会涉及如何进一步提高硅单晶的纯度，如何开发更环保、更节能的拉晶技术，或者如何利用人工智能来优化生长过程等等。这些引导性的思考题，让我觉得这本书不仅仅是知识的传递，更是思想的启迪。它鼓励我去主动探索，去思考如何改进和创新。我相信，通过这样一种互动式的学习方式，我能够更深入地理解直拉单晶硅工艺的内涵，并最终形成自己独特的见解和解决方案。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我注意到书中在介绍一些前沿技术和发展趋势时，表现出了高度的敏感性和前瞻性。例如，书中可能提到了诸如“多晶硅提纯技术的发展”、“载流子输运理论在单晶生长中的应用”等议题，这些都是目前光伏产业中非常活跃的研究方向。这让我觉得这本书的内容并非停留在过去的成熟技术，而是兼顾了理论与实践，也融入了最新的技术动态。我始终认为，一本优秀的教材，不应该仅仅是知识的搬运工，更应该能够引导读者去思考未来，去探索未知。能够在这本书中窥见直拉单晶硅工艺的未来发展方向，让我倍感兴奋，也激发了我对这个领域更深层次的探索欲望。

评分☆☆☆☆☆

作为教课书不错值得一看

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东西很好哦!

评分☆☆☆☆☆

这本书是该系列最薄的一本，

评分☆☆☆☆☆

好教材，浅显易懂

评分☆☆☆☆☆

这一套书编辑的很系统，作为入门手册，值得细看

评分☆☆☆☆☆

但是浅显易懂，有帮助

评分☆☆☆☆☆

还可以，比较实用，不错

评分☆☆☆☆☆

专业人员不推荐购买！

评分☆☆☆☆☆

我从事的就是单晶硅的行业，这本书对我来说犹如雪中送炭，看了这个书让我大开眼界！很多不明白的都明白了！