[發明專利]一種用于太陽能電池的方形區熔硅單晶生產方法

無效

• 申請號: 201210010550.2
• 申請日: 2012-01-14
• 公開（公告）號: CN102560644A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張雪囡;王彥君;王巖;高樹良;沈浩平
• 申請（專利權）人: 天津市環歐半導體材料技術有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B13/20;C30B13/30
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 莫琪

技術領域

????本發明涉及硅單晶的生產方法，特別涉及一種用于太陽能電池的方形區熔硅單晶生產方法。

背景技術

????太陽能電池所采用的原材料多為直拉單晶硅或是多晶硅，因為這兩種硅材料成本較低，可以大規模生產。但在航天、軍工等特殊領域，更為關注電池的轉換效率等性能，成本并非主要關注點，所述的兩種太陽能電池便不再滿足使用的要求，而采用成本較高的區熔單晶硅所生產的太陽能電池，這是因為區熔硅單晶中氧、碳和金屬等雜質含量最低，因而其所生產的太陽能電池轉換效率也最高。由于區熔法所生產的硅單晶為圓柱形，在加工時需進行切方，因而會有大量的單晶硅被浪費。直接生產出方形區熔硅單晶可以降低成本，減少材料的浪費。

為了拉制方形區熔硅單晶，首先熱系統所產生的溫度分布的等溫線必須是正方形，由于傳統的????

????現在區熔法用的感應加熱線圈是用銅質的扁平狀圓盤結構，由于熱系統采用的線圈均為圓形結構，熱系統所產生的溫度分布的等溫線為圓形，所以不能滿做足生產出方形區熔硅單晶的技術條件，解決這個問題必須從熱系統線圈的結構入手，對現有熱系統線圈的結構進行改進或重新設計。

發明內容

????本發明的目的就是為克服現有技術的不足，提供一種直接生產方形區熔單晶硅的生產方法，以降低區熔硅單晶太陽能電池的成本。

????本發明是通過這樣的技術方案實現的：一種用于太陽能電池的方形區熔硅單晶生產方法，其特征在于：生產方形區熔硅單晶的熱系統采用的線圈為正方形線圈，正方形線圈形狀為銅質扁平狀方盤，正方形線圈的作用為調整電流分布，使得線圈表面電流路徑為正方形，從而使正方形線圈所產生的溫度分布的等溫線為正方形，正方形線圈中心為正方形孔，正方形線圈上有4條狹縫，4條狹縫分別位于正方形線圈的對角線上；其中一條狹縫延伸至線圈外部、另三條狹縫的長度為線圈對角線長度的0.2～0.3倍；所述方法包括如下次序步驟：

a)??????擴肩時逐漸以-1～-4rpm/min的速率逐漸關閉下軸轉速；

b)??????關閉下軸轉速時，需降低加熱線圈的功率和上軸速度；

c)??????擴肩需要緩慢擴肩，擴肩角度≤40°。

????本發明的有益效果是：采用本發明熱系統采用的線圈為正方形線圈，所生產的區熔硅單晶柱為方形，只需進行一些平整度加工即可進行切片，材料利用率由原來的63.66%提高到了95%以上，大大降低了區熔硅單晶太陽能電池的成本，節省了各種資源。

附圖說明

????圖1為正方形線圈的俯視圖；

????圖2為有狹縫的正方形線圈施加電源后的電流路徑示意圖；

????圖3為無狹縫的正方形線圈施加電源后的電流路徑示意圖。

具體實施方式

????為了更清楚的理解本發明，結合附圖和實施例詳細描述：

????如圖1、圖2所示，生產方形區熔硅單晶的熱系統采用的線圈為正方形線圈，正方形線圈線中心的孔為正方形孔，正方形線圈包括4條狹縫，4條狹縫分別位于正方形線圈的對角線上；其中一條狹縫延伸至線圈外部、另三條狹縫的長度為線圈對角線長度的0.2～0.3倍；

????為了拉制方形區熔硅單晶，首先熱系統所產生的溫度分布的等溫線必須是正方形。雖然單晶內部的熱傳導和單晶對周圍環境的熱輻射會對溫度分布有一定的影響，但熱傳導和輻射主要使得周圍的溫度更接近單晶的高溫區域的溫度，并不會對溫度分布的形狀產生劇烈的影響。

當交變電流通過導體時,電流將集中在導體表面流過,這種現象叫集膚效應。所以線圈在施加高壓、高頻的交流電源后，電流主要在線圈表面，也就是說電子主要在線圈的表面移動。

????本發明所設計的線圈為正方形線圈，所以電流的路為的正方形，這樣產生的的交變電流所產生的電磁場水平截面為正方形。電磁場對硅單晶進行加熱，所以會產生正方形的等溫線。

線圈的中心孔為方形，根據電流集膚效應，線圈中心電流的路徑也是正方形，進而產生的電磁場、電磁場加熱的等溫線均為方形。

????如圖2所示，如在線圈對角線上留有狹縫，主要作用為調整電流分布，使得線圈表面電流路徑盡量都為正方形，保證溫度的分布。

?????如圖3所示，如在線圈對角線上的未留有狹縫，其電流分布不均勻，線圈表面電流路徑不是正方形。