[發明專利]鑄造法生產類似單晶硅錠熱場梯度改進裝置

無效

• 申請號: 201110160808.2
• 申請日: 2011-06-15
• 公開（公告）號: CN102644104A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 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技術領域，進一步涉及硅錠熱場裝置及材料，具體是鑄造法生產類似單晶硅錠熱場裝置及材料。

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公司的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，尚未見到針對利用在GT或四面及頂面加熱器的鑄錠爐生長類似單晶（準單晶），鑄造法生產類似單晶硅錠熱場梯度改進裝置的內容的公開報道或專利申請。

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。由于GT鑄錠爐或四面加頂部加熱器的鑄錠爐化料和生長溫度曲線并不平整，如果沒有好的化料及生長等溫曲線，晶種在熔化過程中會出現邊緣熔化而中心無法正常熔接的情況，必須需要30mm（毫米，下同）高度以上的晶種才能保持化料后，爐底依然有晶種存在。這樣勢必增加晶種成本，導致類似單晶成本偏高，無法批量化生產。或者導致無法生產類似單晶。

GT或四面及頂面加熱器的鑄錠爐一般現有技術即改進前的結構如圖1所示，導熱塊1置于石墨坩堝底護板2下部，石墨坩堝底護板2上放置有陶瓷坩堝5；陶瓷坩堝5的側部設置有石墨坩堝側護板3；在陶瓷坩堝5（坩堝一般高度為400毫米至600毫米，必要時可加高）的四周上方設置有側面加熱器4，在陶瓷坩堝5的上方設置有頂部加熱器6；側面加熱器4和頂部加熱器6的四周設置有隔熱籠7。未改進前形成的模擬等溫曲線8如圖1所示，由圖1可看出，其化料及生長等溫曲線不夠平整。表明：如果不對熱場溫度梯度進行改進，將無法用GT或四面及頂面加熱器的鑄錠爐生產類似單晶（準單晶）。這就是到目前為止，沒有使用GT或四面及頂面加熱器的鑄錠爐的廠家宣布能產準單晶的原因。

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熱場梯度改進裝置，在GT爐或四面及頂部加熱器的鑄錠爐中采用該裝置，可顯著改善化料及生長等溫曲線；進而可解決類似單晶晶種熔化問題，解決類似單晶生產的高成本問題。

本發明通過改變GT爐或四面加熱器加頂部加熱器的熱場裝置及材料，從而改變熱場內部溫度曲線，實現該目的。

本發明的目的是通過以下方案實現的：

鑄造法生產類似單晶硅錠熱場梯度改進裝置，其特征在于：在GT鑄錠爐或四面及頂部加熱器的鑄錠爐內，在坩堝護板或坩堝外，設置有4面的保溫層。用于對護板或坩堝進行保溫。

本發明的目的可通過以下方案進一步實現：

所述保溫層設置于下述位置之一或之二或之三或之四：固定在坩堝護板上，或固定在坩堝與護板之間，或固定在隔熱籠上，或固定在加熱器上，或固定在導熱塊上。

所述的保溫層可分為豎向保溫層和水平保溫層，其中豎向保溫層的高度確保向上不超過坩堝護板及坩堝的上沿；向下不超過導熱塊下沿或不超過導熱塊的下沿100mm。

所述保溫層設置為下列情形a、b、c、d之一或組合：

a所述保溫層設置于坩堝護板外側面上，從距坩堝底部向上1～650mm的位置為起始位置開始設置保溫層；進一步是從距坩堝底部向上5～600mm的位置為起始位置開始設置保溫層；再進一步是從距坩堝底部向上10～550mm的位置為起始位置開始設置保溫層；從距坩堝底部向上設置保溫層的具體起始位置可選擇以下之一：1mm，5mm，10mm，50mm，90mm，130mm，170mm，210mm，250mm，290mm，330mm，370mm，410mm，450mm，490mm，530mm，550mm，570mm，600mm，650mm。保溫層豎向設置。