本书主要内容包括单晶炉的基本知识、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。本书可作为各类院校太阳能光伏产业硅材料技术专业、新能源专业的教材，也可作为单晶硅生产企业的员工培训教材，还可作为相关专业工程技术人员的参考书。

目前世界光伏产业以大约30%的年平均增长率快速发展，位于全球能源发电市场增长率的首位。预计到2030年，太阳能光伏发电将占世界发电总量的30%以上，到2050年，光伏发电将成为全球重要的能源支柱产业。目前很多国家纷纷出台有力政策，制订发展规划，大力发展光伏产业，使光伏市场呈现出蓬勃发展的局面。当前我国已有上千家各种类型的光伏企业，已成为太阳能电池生产大国。中国光伏材料产业热潮催生了上游原料企业的遍地开花，新兴光伏企业不断扩产，各地多晶硅、单晶硅项目纷纷开工，中国光伏产业呈现出繁荣发展的景象。要发展太阳能光伏产业，专业技术人才是实现产业可持续发展的关键。当前我国硅材料和光伏产业的快速发展与相关专业人才培养相对滞后的矛盾，造成了越来越多的硅材料及光伏生产企业技术人才资源紧张。为培养太阳能光伏专业技术人才，很多职业院校开设了相关专业课程，而教材对支撑课程质量举足轻重，由于太阳能光伏专业是新兴专业，市场上现有的可资借鉴和参考的配套教材比较匮乏，为此编审委员会根据硅材料技术专业岗位群的需要，调研多家光伏企业，结合企业的生产实际状况编写出了太阳能光伏产业系列教材。该系列教材以光伏材料的主产业链为主线，涉及硅材料基础、硅材料检测、多晶硅生产、晶体硅制取、硅片加工与检测、光伏材料生产设备、太阳能电池生产技术、太阳能组件生产技术等多个方向。其中《直拉单晶硅工艺技术》是其中的一本，几年来经过多所职业院校的使用，得到了一致的认可，收到了很好的效果。 为了更好地适应当前职业院校光伏专业职业技术人才培养方案的要求，作者根据学校反馈的意见和要求，对本书第一版进行了修订，更正了原书中存在一些错误，根据现在的生产实际状况，更换了一些设备图。全书依旧保持原有编写特色：采用大量篇幅和现场照片阐述直拉单晶硅生产工艺的全过程，以期达到培养实用型人才的目的，理论知识方面以够用实用为原则，浅显易懂，侧重实践技能的操作。 本书由黄有志、王丽任主编，郭宇任副主编，参加编写的人员还有邓丰、杨岍、唐正林等，参加审稿的老师提出了许多宝贵意见和建议，在此表示衷心的感谢。 本书可作为各类院校太阳能光伏产业硅材料技术专业的教材，同时可作为企业对员工的岗位培训教材，也可作为相关专业的工程技术人员参考学习。 随着生产工艺的发展进步，教材内容也存在一个不断优化的过程，在编写过程中，由于笔者经验和水平所限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者给予批评指正，以使我们今后更好地修订和完善。 教材编审委员会2017年3月

绪论1

第1章单晶硅的基本知识3

1.1晶体和非晶体3

1.2单晶和多晶7

1.3空间点阵和晶胞8

1.4晶面和晶向11

1.5晶体的熔化和凝固15

1.6结晶过程的宏观特征16

1.7晶核的形成17

1.8二维晶核的形成18

1.9晶体的长大19

1.10生长界面结构模型21

习题23

第2章直拉单晶炉25

2.1直拉单晶炉设备简介25

2.2直拉单晶炉的结构26

2.3机械部分27

2.4电气部分35

2.5直拉单晶炉的工作环境40

习题41

第3章直拉单晶炉的热系统及热场43

3.1热系统43

3.2热系统的安装与对中46

3.3热场47

3.4温度梯度与单晶生长47

3.5热场的调整51

习题52

第4章晶体生长控制器54

4.1CGC-101A型晶体生长控制器功能简介54

4.2CGC-101A型晶体生长控制器的开关状态说明55

4.3CGC-101A型晶体生长控制器的键盘操作说明56

4.4CGC-101A型晶体生长控制器参数设置及定义61

4.5CGC-101A型晶体生长控制器使用说明64

习题65

第5章原辅材料的准备67

5.1硅原料67

5.2石英坩埚72

5.3掺杂剂与母合金74

5.4其他材料75

5.5原辅材料的腐蚀和清洗76

5.6腐蚀原理及安全防护77

5.7自动硅料清洗机简介78

习题80

第6章直拉单晶硅生长技术81

6.1直拉单晶硅工艺流程81

6.2拆炉及装料82

6.3抽空及熔料86

6.4引晶及放肩88

6.5转肩及等径91

6.6收尾及停炉93

6.7拉速、温校曲线的设定95

6.8埚升速度的计算方法97

6.9异常情况及处理方法99

习题101

第7章铸锭多晶硅工艺102

7.1光伏产业简介102

7.2铸锭多晶硅炉的结构103

7.3铸锭多晶硅工艺流程105

7.4铸锭多晶硅的优缺点108

习题109

第8章掺杂技术110

8.1杂质110

8.2导电型号111

8.3熔硅中的杂质效应111

8.4杂质的分凝效应113

8.5Keff与K0的关系117

8.6结晶后固相中的杂质分布规律118

8.7掺杂121

习题125

附录1硅的物理化学性质（300K）126

附录2硅中杂质浓度和电阻率关系127

附录3元素周期表128

附录4立方晶系各晶面（或晶向）间的夹角129

附录5无尘室的分级标准130

参考文献131