[發(fā)明專利]一種太陽能級(jí)直拉單晶硅的連續(xù)復(fù)投的生產(chǎn)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110302631.5
• 申請(qǐng)日: 2011-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN102345157A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚偉澤;高潤飛;谷守偉;賈海洋;高樹良;沈浩平;申霖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古中環(huán)光伏材料有限公司
• 主分類號(hào): C30B15/02
• 分類號(hào): C30B15/02
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 莫琪

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種太陽能級(jí)直拉單晶硅的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種太陽能級(jí)直拉單晶硅的連續(xù)復(fù)投的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

????目前，世界上生產(chǎn)太陽能電池片的材料75%以上來源于太陽能級(jí)直拉單晶硅。迅猛發(fā)展的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)太陽能級(jí)直拉單晶硅的生產(chǎn)提出越來越高的要求，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率成為亟待解決的問題。

通常情況下，太陽能級(jí)直拉單晶硅的生產(chǎn)采用直拉單晶爐，基本生產(chǎn)工藝流程為：裝料→化料→提拉單晶→取棒→停爐、清爐。生產(chǎn)所用原料為塊狀多晶硅，一次性投入單晶爐的石英坩堝中。由于塊體原料之間存在較大空隙，造成實(shí)際投料量小于最大投料量，因此單爐單晶的實(shí)際產(chǎn)出量小于最大值。一般生產(chǎn)所用坩堝為石英坩堝，其平均壽命為80-100小時(shí)左右。每生產(chǎn)1顆單晶需消耗坩堝1支，因此坩堝用量大且利用率低，不利于降低生產(chǎn)成本。每生產(chǎn)1顆單晶剩出3-8Kg堝底料，其需通過專門工藝與坩堝分離，才可以再利用。因此，原料不能有效充分利用，增加了生產(chǎn)成本。每爐次單晶產(chǎn)出1顆，相鄰爐次之間由于清爐、更換坩堝等操作需消耗較長停爐時(shí)間，延長了生產(chǎn)周期，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，生產(chǎn)效率較低。

????目前，為了提高單爐單晶產(chǎn)出，大多數(shù)生產(chǎn)廠家采用單次復(fù)投工藝進(jìn)行太陽能級(jí)直拉單晶硅的生產(chǎn)，基本生產(chǎn)工藝流程為：裝料→化料→二次加料→二次化料→提拉單晶→取棒→停爐、清爐，即化料工序完成后，利用復(fù)投裝置將平均直徑30mm-50mm的碎塊狀多晶硅原料再次加入熔硅（二次加料），通過二次化料，待全部硅料熔化后再進(jìn)行拉晶操作。該生產(chǎn)工藝可彌補(bǔ)首次加料量不足，增加單爐產(chǎn)量，但是仍不能有效解決坩堝利用率低、堝底料剩出多以及不能連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，生產(chǎn)效率較低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可實(shí)現(xiàn)單爐次多顆單晶連續(xù)生產(chǎn)的太陽能級(jí)直拉單晶硅的生產(chǎn)方法，以此實(shí)現(xiàn)單爐次多顆單晶的連續(xù)生產(chǎn)。

????本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種太陽能級(jí)直拉單晶硅的連續(xù)復(fù)投的生產(chǎn)方法，其特征在于，以塊狀原生多晶硅為初裝原料加入坩堝，首次化料后利用復(fù)投裝置將顆粒多晶硅原料加入熔硅，經(jīng)二次化料后進(jìn)行拉晶操作，完成第一顆單晶的提拉，取出晶棒后；然后利用復(fù)投裝置再次向坩堝中投入顆粒多晶硅原料，進(jìn)行第二顆單晶棒的提拉；依次類推，多次重復(fù)復(fù)投過程，直至達(dá)到坩堝使用壽命上限，以此實(shí)現(xiàn)單爐次多顆單晶的連續(xù)生產(chǎn)，所述方法包括如下次序步驟：

1.首次裝料：將塊狀多晶硅原料加入石英坩堝，并安置于單晶爐主室中；

2.首次化料：加熱熔化首次裝入的原料；

3.二次加料：將平均粒徑為0.5mm-2.5mm的顆粒狀多晶硅裝入復(fù)投器，并將復(fù)投器安置于單晶爐副室中；打開閘板閥，復(fù)投器降入主室，使復(fù)投器投料口距離坩堝中熔硅液面?15-20mm，將復(fù)投原料加入熔硅；

4.二次化料：關(guān)閉閘板閥，取出復(fù)投器，加熱至全部原料熔化；

5..提拉單晶：按照常規(guī)方法拉制單晶；

6.取棒：單晶提拉結(jié)束后，晶體以450-500mm/h速度緩慢上升冷卻大約120分鐘，然后將晶棒快速升到副爐室充氬氣，取出；

7.復(fù)投：晶棒取出后，將裝有平均粒徑為0.5mm-2.5mm的顆粒狀多晶硅的復(fù)投器安置于副室，關(guān)閉閘板閥；降低單晶爐加熱器功率，使堝中剩余多晶硅料液面結(jié)晶；將坩堝轉(zhuǎn)速緩慢降低到0；打開閘板閥，復(fù)投器降入主室，使復(fù)投器投料口距離坩堝中結(jié)晶液面15-20mm，將復(fù)投原料加入坩堝，視復(fù)投器裝料量進(jìn)行若干次復(fù)投，直至復(fù)投的原料量滿足一次單晶提拉要求為止；

8.化料：加熱熔化由步驟7復(fù)投的原料；

9.提拉單晶：工藝同通常的單晶硅提拉工藝；

10.取棒：單晶提拉結(jié)束后，經(jīng)冷卻由單晶爐副室取出；

11.上述步驟7至10可連續(xù)實(shí)施多次，相鄰兩次間需判斷坩堝及爐臺(tái)運(yùn)行狀況，連續(xù)作業(yè)將持續(xù)至坩堝使用壽命上限；

12.停爐、清爐。

本發(fā)明的有益效果：方法采用連續(xù)復(fù)投工藝實(shí)現(xiàn)單爐次多顆單晶連續(xù)生產(chǎn)，解決現(xiàn)有太陽能級(jí)直拉單晶硅生產(chǎn)中首次投料量不足、坩堝利用率低以及堝底料剩出多的問題，方法采用的設(shè)備簡單、操作簡便，可有效降低生產(chǎn)成本提高生產(chǎn)成本。

附圖說明

?????圖1是太陽能級(jí)直拉單晶硅的連續(xù)復(fù)投的生產(chǎn)工藝流程。

具體實(shí)施方式

????為了更清楚的理解本發(fā)明，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明：

????本實(shí)施例中以PV110型單晶爐，20寸熱場(chǎng)，并結(jié)合復(fù)投器為例加以說明：