[發(fā)明專利]一種多晶鑄錠爐及用其生產(chǎn)類單晶硅錠的方法

有效

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• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102560640A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭志豐;曹靖;徐春良
• 申請（專利權(quán)）人: 英利能源（中國）有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06;C30B11/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及類單晶硅錠生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種多晶鑄錠爐及用其生產(chǎn)類單晶硅錠的方法。

背景技術(shù)

隨著太陽能電池行業(yè)地快速發(fā)展，多晶硅錠生產(chǎn)工藝逐漸被廣泛地應用。由多晶鑄錠爐生產(chǎn)的多晶硅錠質(zhì)量穩(wěn)定，因此，多晶鑄錠爐系統(tǒng)被廣泛地應用于太陽能企業(yè)中的多晶硅錠鑄造。

從目前太陽能電池市場環(huán)境看，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率是太陽能電池行業(yè)的主流方向。雖然單晶硅的轉(zhuǎn)化效率遠遠大于多晶硅，但是單晶硅的成本較高，不易廣泛應用。因此，為了提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，太陽能企業(yè)不斷對多晶硅錠爐系統(tǒng)和多晶硅錠的鑄造方法做出改進，最終發(fā)現(xiàn)了類單晶，即為準單晶，是基于多晶鑄錠工藝，在長晶時通過部分使用單晶籽晶，獲得外觀和電性能均類似單晶的多晶硅。由于類單晶的外觀和性能均類似單晶，所以類單晶的轉(zhuǎn)化效率遠遠大于現(xiàn)有的普通多晶硅。目前，基于類單晶的性能研發(fā)了一種類單晶硅錠的生產(chǎn)方法，通過多晶鑄錠工藝獲得類單晶硅錠。

但是，類單晶硅錠的生產(chǎn)方法中需要精準的硅料的熔化溫度和凝固溫度，才能得到外觀和電性能均類似單晶的多晶硅錠，該類單晶硅錠的生產(chǎn)方法需要設(shè)置有復雜的熱場設(shè)備(加熱裝置和保溫裝置，例如加熱器和保溫隔熱層)的鑄錠爐才能實現(xiàn)，而類單晶硅錠的生產(chǎn)方法所需的熱場設(shè)備和目前廣泛使用的多晶鑄錠設(shè)備不兼容，因此，現(xiàn)有類單晶硅錠的生產(chǎn)方法需要特設(shè)的鑄錠爐才能實現(xiàn)，使得類單晶硅錠的鑄造成本較高，大大地降低了類單晶本身所帶來的經(jīng)濟效益，最終阻礙了類單晶硅錠的大規(guī)模生產(chǎn)。

另外，現(xiàn)有類單晶硅錠的生產(chǎn)方法需要的籽晶(籽晶是拉單晶必不可少的種子，一方面，籽晶作為復制樣本，可使拉制出與籽晶有相同的晶向的硅錠；另一方面，籽晶是作為晶核的，有較大的晶核的存在可以減少熔體向晶體轉(zhuǎn)化時必須克服的勢壘)為單晶塊，籽晶品級較高，需選取單晶硅錠棒破方后一定厚度的單晶塊，這樣的單晶塊成本較高，從而使得籽晶的成本較高，進一步增加了類單晶硅錠的鑄造成本，降低了類單晶技術(shù)本身所帶來的經(jīng)濟效益，阻礙了類單晶硅錠的大規(guī)模生產(chǎn)。

綜上所述，如何降低類單晶硅錠的鑄造成本，進而促進類單晶硅錠的大規(guī)模生產(chǎn)，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用多晶鑄錠爐生產(chǎn)類單晶硅錠的方法，降低了類單晶硅錠的鑄造成本，進而促進了類單晶硅錠的大規(guī)模生產(chǎn)。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用多晶鑄錠爐生產(chǎn)類單晶硅錠的方法，包括：

1)向坩堝的內(nèi)表面噴涂由氮化硅和純水攪拌而成的涂料，燒結(jié)所述涂料并冷卻至室溫；

2)將單晶硅料和多晶硅料依次放入所述坩堝，所述單晶硅料位于所述多晶硅料的底層，且所述單晶硅料在水平方向的晶向一致，然后將裝滿硅料的所述坩堝置于石墨支撐箱內(nèi)；

3)將放有所述坩堝的所述石墨支撐箱置于所述多晶鑄錠爐內(nèi)，所述多晶鑄錠爐為已去除底部邊緣碳條的多晶鑄錠爐；

4)將所述多晶鑄錠爐抽真空，開始加熱并監(jiān)測所述多晶鑄錠爐內(nèi)的溫度，當加熱到設(shè)定的溫度時向所述多晶鑄錠爐內(nèi)充入氬氣；

5)當所述多晶硅料開始熔化時，向所述多晶鑄錠爐的頂端移動所述多晶鑄錠爐內(nèi)的隔熱籠；

6)當所述多晶硅料全部熔化時，降低加熱溫度，停止所述單晶硅料熔化，并控制熔化的硅料勻速凝固長晶，生成所述類單晶鑄錠。

優(yōu)選的，上述多晶鑄錠爐生產(chǎn)類單晶硅錠的方法中，所述步驟1)中所述涂料厚度為1mm。

優(yōu)選的，上述多晶鑄錠爐生產(chǎn)類單晶硅錠的方法中，所述步驟1)中采用機器人噴涂所述涂料。

優(yōu)選的，上述多晶鑄錠爐生產(chǎn)類單晶硅錠的方法中，所述多晶鑄錠爐底部的隔熱層為一層。

優(yōu)選的，上述多晶鑄錠爐生產(chǎn)類單晶硅錠的方法中，所述步驟6)中還包括當多晶硅料全部熔化時，進一步向所述多晶鑄錠爐的頂端移動所述隔熱籠。

優(yōu)選的，上述多晶鑄錠爐生產(chǎn)類單晶硅錠的方法中，所述步驟6)中所述硅料熔化結(jié)束時，未熔化單晶硅料的厚度在8-12mm之間。

優(yōu)選的，上述多晶鑄錠爐生產(chǎn)類單晶硅錠的方法中，所述步驟2)中所述單晶硅料為去除邊緣的單晶邊皮，所述單晶邊皮的最薄部分的厚度不小于所述硅料熔化結(jié)束時未熔化的單晶硅料的厚度。

優(yōu)選的，上述多晶鑄錠爐生產(chǎn)類單晶硅錠的方法中，所述步驟6)中控制所述硅料的長晶速度在10-15mm/h之間。