[發(fā)明專利]一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210183783.2 | 申請日： | 2012-06-06 |
| 公開（公告）號： | CN102732962A | 公開（公告）日： | 2012-10-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 孫海;邢國強;潘歡歡;李曉輝;宋江;黃東 | 申請（專利權(quán)）人： | 海潤光伏科技股份有限公司 |
| 主分類號： | C30B28/06 | 分類號： | C30B28/06;C30B29/06 |
| 代理公司： | 江陰市同盛專利事務(wù)所 32210 | 代理人： | 唐紉蘭;曾丹 |
| 地址： | 214407 江蘇省無錫市江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 鑄造 高效 晶粒 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法，屬于多晶硅鑄錠技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
在快速發(fā)展的光伏行業(yè)，晶體硅電池憑借其高效率和穩(wěn)定性占據(jù)了絕大部分的份額，其中多晶硅電池以較高的性價比，成為當(dāng)前市場上占據(jù)份額最大的光伏電池，高效率和低成本則是多晶硅電池追求的目標。
多晶硅主要采用定向凝固的方法制得，該方法具有單次投料量大，制造成本較低，生產(chǎn)過程簡單等特點。但是多晶硅內(nèi)部有大量的晶界和晶體缺陷，導(dǎo)致制成的多晶硅電池的效率要低于單晶硅電池，目前多晶硅電池效率為17.0%左右，而直拉單晶硅電池效率在18.5%左右。
鑄造單晶是采用定向凝固的方法制造具有單一晶向的硅錠，將單晶硅和多晶硅的優(yōu)勢相結(jié)合，達到高效率和低成本的統(tǒng)一。但是，鑄造單晶技術(shù)目前還不成熟，采用直拉單晶作為鑄造籽晶，成本增加較多，電池效率提升幅度相對較小，經(jīng)濟效益上還沒有競爭優(yōu)勢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供在硅片成本增加較少的情況下，大幅度提高電池效率，實現(xiàn)鑄錠和電池效率綜合效益增加的一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
本發(fā)明一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法，該鑄錠方法的步驟如下：
①使用單晶硅棒開方后剩余的邊皮作為籽晶，將單晶邊皮平整地貼在坩堝底部，凸起的一面朝上，并排鋪滿整個坩堝底部，籽晶上面添加硅料約500Kg，按照目標電阻率1-2~2.0Ω·cm添加硼摻雜劑。
②將裝滿硅料的坩堝放入普通鑄錠爐內(nèi)，開始抽真空、加熱，融化階段爐內(nèi)溫度控制在1520~1560℃，用石英棒測試，硅料融化界面位于籽晶之上50~100mm之內(nèi)時，爐內(nèi)溫度降為1450~1550℃之間。硅料剩余高度為20~50mm之內(nèi)時，適當(dāng)打開底部熱門，控制坩堝底部溫度在1200~1350℃，籽晶剩余高度為0~20mm之內(nèi)時，結(jié)束融化步驟進入長晶步驟。
③隨后將爐內(nèi)溫度降至1410-1440℃，按照常規(guī)的鑄錠工藝逐漸打開底部熱門，開始長晶，使晶體順延籽晶向上生長，控制長晶速度在1-2cm/h。
④長晶結(jié)束后經(jīng)退火和冷卻步驟，得到大晶粒硅錠。
步驟①所采用的作為籽晶的單晶邊皮料可以用頭尾料或反切料來代替。
步驟①中籽晶的晶向不限，可以是（100）、（110）、（111）或其他晶向，優(yōu)選（100）晶向。
本發(fā)明一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法具有以下優(yōu)點：
本發(fā)明一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法與常規(guī)的鑄錠方法相比，它使用了單晶回爐料作為籽晶，相對單晶硅棒成本低廉；籽晶種類、形狀和晶向要求較低，籽晶來源充足；對硅錠單晶比例和晶粒尺寸要求較低，鑄錠過程相對簡單，易于推廣。大晶粒硅片電池相對效率較高，綜合經(jīng)濟效益優(yōu)于常規(guī)鑄錠。
具體實施方式
本發(fā)明涉及一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法，該鑄錠方法的步驟如下：
①使用單晶硅棒開方后剩余的邊皮作為籽晶，將單晶邊皮平整地貼在坩堝底部，凸起的一面朝上，并排鋪滿整個坩堝底部，籽晶上面添加硅料約500Kg，按照目標電阻率1-2~2.0Ω·cm添加硼摻雜劑。
②將裝滿硅料的坩堝放入普通鑄錠爐內(nèi)，開始抽真空、加熱。融化階段爐內(nèi)溫度控制在1520~1560℃，用石英棒測試，硅料融化界面位于籽晶之上50~100mm之內(nèi)時，爐內(nèi)溫度降為1450~1550℃之間。硅料剩余高度為20~50mm之內(nèi)時，適當(dāng)打開底部熱門，控制坩堝底部溫度在1200~1350℃。籽晶剩余高度為0~20mm之內(nèi)時，結(jié)束融化步驟進入長晶步驟。
③隨后將爐內(nèi)溫度降至1410-1440℃，按照常規(guī)的鑄錠工藝逐漸打開底部熱門，開始長晶，使晶體順延籽晶向上生長，控制長晶速度在1-2cm/h。
④長晶結(jié)束后經(jīng)退火和冷卻步驟，得到大晶粒硅錠。
步驟①所采用的作為籽晶的單晶邊皮料可以用頭尾料或反切料來代替。
步驟①中籽晶的晶向不限，可以是（100）、（110）、（111）或其他晶向，優(yōu)選（100）晶向。
硅錠開方后可以看到，籽晶最高處剩余約10mm，沿籽晶向上晶粒較大，籽晶結(jié)合處上部有小晶粒出現(xiàn)，越往上晶粒越大越均勻。經(jīng)晶體檢測和切片后得到大晶粒硅片，晶粒尺寸在10~100mm不等。采用相同的電池生產(chǎn)工藝做電池，對比電池效率，大晶粒硅錠中心區(qū)和邊角區(qū)硅片電池效率比常規(guī)方法制得的多晶硅片的電池效率分別高出0.7%和0.4%。
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