[發明專利]一種多晶鑄錠爐及用其生長多晶硅錠的方法

有效

• 申請號: 201210369883.4
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102877127A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 黎志欣;郭大偉;王軍;王楠
• 申請（專利權）人: 北京京運通科技股份有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及多晶硅錠生產技術領域，特別涉及一種多晶鑄錠爐及用其生長多晶硅錠的方法。

背景技術

光伏發電直接利用太陽光照的能量發電，是一種重要的可再生能源。多晶硅鑄錠爐是光伏工業的主要生產設備之一。從目前太陽能電池市場環境看，提高太陽能電池的轉換效率是太陽能電池行業的主流方向。雖然單晶硅的轉化效率遠遠大于多晶硅，但是單晶硅的成本較高。因此，為了提高太陽能電池的轉化效率，太陽能企業不斷對多晶鑄錠爐系統和多晶硅錠的鑄造方法做出改進。一定數量的太陽能級多晶硅料裝入石英坩堝之后被放置在多晶硅鑄錠爐爐膛的中央，在真空狀態和保護氣氛之下經過加熱、熔化、定向長晶、退火、冷卻等過程生長成為定向凝固多晶硅錠。此種硅錠經檢測、切割等步驟成為多晶硅片，多晶硅片即可直接用于生產太陽能電池。

現有的鑄錠爐最大為G6爐型，爐膛內徑為1850mm，所需壓縮空氣壓力在0.4MPa左右，氬氣壓力在0.3MPa，所需冷卻水壓差在0.2MPa，水流量約180L/min。G6爐型配有G6熱場，只能容納G6坩堝，裝料量在660-800kg。運行周期約80小時，所鑄硅錠通過開方機開方，可以開成6*6＝36塊156*156mm的子錠。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種用多晶鑄錠爐生長多晶硅錠的方法，能夠生產G7多晶硅錠，鑄錠大小1152*1152*(200-500)mm，通過開方機開方可以開成7*7＝49塊子錠，增加了多晶的成晶率，提高了生產效率，降低了太陽能電池的生產成本。

為了達到上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種用多晶鑄錠爐生長多晶硅錠的方法，其特征在于，包括：

1)在坩堝內鋪設硅料，將坩堝裝入多晶鑄錠爐內；

2)將所述多晶鑄錠爐抽真空、檢漏，檢漏通過后，開始加熱；

3)達到規定溫度1175-1560℃之間后，進入熔化過程，同時向所述多晶鑄錠爐充入氬氣，所需氬氣壓力為0.1-0.8MPa；

4)當硅料完全熔化后，進入長晶過程，長晶溫度控制在1400-1480℃之間，并按設定值來提升隔熱裝置，以此控制長晶速度為0-45mm/h之間，期間通過所述爐體的水冷系統對所述容器進行冷卻，所需冷卻水壓差為0.2-0.3MPa，水流量為140-220L/min；

5)當硅液完全凝固至固體后，進入退火過程，以降低硅錠內部應力，完成退火過程后，進入冷卻過程，使硅錠冷卻，降溫至400℃以內，冷卻結束后，硅錠出爐。

優選的是，所述用多晶鑄錠爐生長多晶硅錠的方法中，在多晶硅錠的生長過程中所需的壓縮空氣壓力為0.1-0.7MPa。

優選的是，所述用多晶鑄錠爐生長多晶硅錠的方法中，所述步驟2)中所需的供電電壓為360-480V，通過變壓器變壓至24-28V，給加熱裝置進行供電。

優選的是，所述用多晶鑄錠爐生長多晶硅錠的方法中，所述步驟4)中冷卻水壓差為0.25MPa，水流量為180L/min。

基于上述提供的用多晶鑄錠爐生長多晶硅錠的方法，本發明還提供了一種生長多晶硅錠的多晶鑄錠爐，所述的生長多晶硅錠的多晶鑄錠爐的隔熱裝置的側隔熱層與頂隔熱層厚度在40-120mm之間，側隔熱層形成方形的保溫圈，保溫圈大小在1230-1650mm之間，高度在1350-1650mm之間。

優選的是，所述的生長多晶硅錠的多晶鑄錠爐的坩堝的橫截面為正方形，邊長為1100-1300mm，高為420-600mm。

優選的是，所述的多晶鑄錠爐的爐膛內徑為2000-2500mm。

本發明所提供的技術方案中，在多晶硅錠生產過程中氬氣系統、水冷系統和壓縮空氣系統控制參數的改進以及熱場系統中隔熱層尺寸的調整，可以有效地控制定向長晶，提高多晶硅錠的平均質量。生長多晶硅錠使用的坩堝橫截面為正方形，邊長為1192*1192mm，高約480-600mm，得到的鑄錠大小1152*1152*(200-500)mm，將此多晶硅錠經切方處理后，可得到7*7＝49塊156*156mm的G7多晶硅塊。采用本發明所述的方法提高生產效率約36％，生產成本極大的降低，使太陽能發電的成本進一步降低。

附圖說明

圖1為本發明所述的用多晶鑄錠爐生長多晶硅錠的方法流程示意圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要的附圖作簡單的介紹。