[發明專利]鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法

無效

• 申請號: 201110160794.4
• 申請日: 2011-06-15
• 公開（公告）號: CN102242390A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 石堅;熊濤濤
• 申請（專利權）人: 安陽市鳳凰光伏科技有限公司;石堅
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 安陽市智浩專利代理事務所 41116
• 代理人: 王好勤

技術領域

本發明涉及晶體生長領域，進一步涉及硅錠化料加熱方法，具體是鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法。

背景技術

生產硅錠的方法有：CZ法生產單晶硅錠，鑄錠法生產多晶硅錠，FZ法生產單晶硅錠、EFG生產硅帶等方法。由于成本問題，目前太陽能電池片主要使用CZ法單晶硅片和鑄造法多晶硅片。CZ法單晶硅由于制造成本是鑄錠多晶硅的4～5倍，能耗上高出5～7倍，導致CZ單晶硅的市場份額越來越少。但由于鑄錠法生產多晶硅錠，存在大量的位錯、晶界，使得鑄錠法多晶硅片制成的電池片，存在效率偏低的情況，一直使鑄錠法多晶硅錠無法完全取代CZ單晶硅錠。

在國際上，跨國巨頭BP公司對用鑄錠爐生產類似單晶（準單晶）硅錠的工藝已開發多年，2010年被ALD收購，使得ALD多晶鑄錠爐已經小規模開發出鑄錠法生產類似單晶硅錠的設備和工藝。

目前，尚未見到在鑄錠爐生長類似單晶（準單晶）過程中，針對鑄造多晶爐內生產類似單晶（準單晶）化料加熱方法的內容的公開報道或專利申請。如果沒有良好化料加熱方法，其一易引起坩堝開裂，引發安全事故：或形成爐體報廢，無法生產；或者造成材料流失，形成浪費；或者損壞熱場（加熱器、保溫層、石墨塊等），破壞設備；其二易造成晶種熔化或漂浮，導致生長類似單晶的工藝失敗。

發明內容

本發明的目的就是提供一種鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，在鑄錠爐生長類似單晶（準單晶）過程中，采用該方法，將溫度梯度控制在陶瓷的材料所能承受的范圍內，坩堝不會因為承受過大熱應力而開裂，且晶體不熔化或漂浮。

本發明的目的是通過以下方案實現的：由于鑄錠爐生長晶體需要從底部開始生長，類似單晶的生長也只能從底部開始，這就要求在硅料熔化時，底部的晶種不能熔化或漂起。同時為了使晶種不熔化，必須保持爐底的晶種處于較低溫度，而爐底較低溫度的狀態下，加熱器必須保持1420攝氏度以上，這導致在加熱過程中，陶瓷坩堝上承受很大的溫度梯度，如果無法控制此溫度梯度在坩堝陶瓷的材料所能承受的溫度梯度以內，將會導致陶瓷坩堝開裂，引起漏硅，導致安全事故。也就無法生長類似單晶，導致整個工藝失敗。?

為解決這一問題，通過控制爐內TC2（底部的導熱塊下的測溫電偶溫度值），執行化料加熱工藝，使晶種固定在爐底而不漂起、不熔化，坩堝不出現開裂的情況。

具體方案是：

在鑄錠爐生長類似單晶（準單晶）過程中，鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，其特征在于，鑄錠爐從室溫開始升溫至預定的最高溫度過程中，采用以下控制措施：

a在TC1（頂部的加熱器附近的測溫電偶的溫度值）≤1170攝氏度時，控制ΔT≤800攝氏度；其中，ΔT=TC1（頂部的加熱器附近的測溫電偶的溫度值）-TC2（底部的導熱塊下的測溫電偶溫度值）（ΔT即頂部的加熱器附近的測溫電偶的溫度值與底部的導熱塊下的測溫電偶溫度值之差）；

b在TC1＞1170攝氏度時，控制150攝氏度≤ΔT≤400攝氏度；

c當TC1達到預定的最高溫度，進入抓晶種階段。

進一步：

其中，a在TC1≤1170攝氏度時，ΔT≤700攝氏度；

b在TC1＞1170攝氏度時，使170攝氏度≤ΔT≤380攝氏度。

再進一步：

其中，a在TC1≤1170攝氏度時，ΔT≤600攝氏度；

b在TC1＞1170攝氏度時，使190攝氏度≤ΔT≤360攝氏度。

所述預定的最高溫度指1420～1600攝氏度，進一步所述預定的最高溫度指1440～1580攝氏度，再進一步所述預定的最高溫度指1460～1560攝氏度。

具體，最高溫度還可以設定為1420～1440攝氏度，或1440～1460攝氏度，或1460～1480攝氏度，或1480～1500攝氏度，或1500～1520攝氏度，或1520～1550攝氏度，或1550～1580攝氏度，或1580～1600攝氏度。

所述的控制，指控制加熱功率和加熱時間，或控制加熱溫度和加熱時間，或控制加熱功率和加熱時間以及隔熱籠位置，或控制加熱溫度和加熱時間以及隔熱籠位置之一種。

本發明的有益效果在于：通過本方法的運用，在加溫過程中，將溫度梯度控制在坩堝陶瓷的材料所能承受的范圍內，坩堝不會因為承受過大熱應力而開裂。且使晶種固化在爐底，不熔化或漂浮。既確保生產安全，又可提高生產效益。

具體實施方式