[發(fā)明專利]一種降低陰影和硬質(zhì)點的多晶硅鑄錠熱場結(jié)構(gòu)及方法

有效

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• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103184516A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李檜林;楊曉生;段金剛
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南紅太陽光電科技有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池多晶硅鑄錠技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種降低陰影和硬質(zhì)點的多晶硅鑄錠熱場結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

太陽能電池作為可再生的環(huán)保能源已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注，與其相關(guān)的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備也得到了迅猛的發(fā)展。其中，用于制造多晶硅錠的多晶鑄錠爐備受人們的關(guān)注。多晶鑄錠爐大多采用定向凝固法生長硅晶體，其原理是：將一定純度的多晶硅原料放置在石英陶瓷坩堝中，經(jīng)特定的熱場結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，加熱至完全熔化；然后打開隔熱籠從坩堝的底部開始冷卻，硅溶液在坩堝底部開始結(jié)晶，逐漸向上生長(凝固)；完成生長過程后，通常會將隔熱籠重新閉合，并將多晶鑄錠保溫一段時間退火后冷卻。目前，多晶鑄錠爐已經(jīng)450kg爐型轉(zhuǎn)向了680kg爐型和800kg爐型，并進一步向更高容量的爐型發(fā)展。800kg爐型采用的是G6坩堝（開方出26個156mm×156mm的小方錠），450kg爐型和680kg爐型用的是G5坩堝（開方出25個156mm×156mm的小方錠）。與450kg爐型相比，680kg爐型容量的增加，原有的鑄錠方法往往在硅錠里產(chǎn)生一些陰影和硬質(zhì)點，嚴(yán)重地降低了硅錠的產(chǎn)品良率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，改善原有的鑄錠方法，降低硅錠中的陰影和硬質(zhì)點，以提高硅錠的產(chǎn)品良率。提供了一種降低陰影和硬質(zhì)點的多晶硅鑄錠熱場結(jié)構(gòu)及方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

所述降低陰影和硬質(zhì)點的多晶硅鑄錠熱場結(jié)構(gòu)包括隔熱籠；所述隔熱籠內(nèi)設(shè)有底座；所述底座上設(shè)有石墨塊；所述石墨塊上設(shè)有由石墨護板包裹的坩堝；所述坩堝上方設(shè)有頂部加熱器，坩堝四周環(huán)設(shè)有側(cè)部加熱器；所述側(cè)部加熱器的高度b為380～420mm；所述頂部加熱器與側(cè)部加熱器頂端的垂直距離a為180～200mm。

其中，所述坩堝為G5加高坩堝，其高度為550～650mm；所述隔熱籠底部設(shè)有冷卻管。

利用上述熱場結(jié)構(gòu)降低陰影和硬質(zhì)點的多晶硅鑄錠方法，所述方法是將硅料放入坩堝中鑄錠，投料量為580～680kg；鑄錠工藝中長晶各階段的參數(shù)如下，且隔熱籠在每個階段提升：?

G1階段：長晶時間為0.5～1.5h、溫度設(shè)定值為1430～1440℃、隔熱籠提升5～8cm；

G2階段：長晶時間為2～5h、溫度設(shè)定值為1430～1440℃、隔熱籠提升7～10cm；

G3階段：長晶時間為5～6h、溫度設(shè)定值為1428～1436℃、隔熱籠提升9～12cm；

G4階段：長晶時間為0.5～1.5h、溫度設(shè)定值為1426～1432℃、隔熱籠提升11～14cm；

G5階段：長晶時間為03～5h、溫度設(shè)定值為1422～1430℃、隔熱籠提升14～17cm；

G6階段：長晶時間為4～6h、溫度設(shè)定值為1412～1420℃、隔熱籠提升17～20cm；

G7階段：長晶時間為4～6h、溫度設(shè)定值為1404～1410℃、隔熱籠提升19～21cm；

G8階段：長晶時間為9～13h、溫度設(shè)定值為1400～1408℃、隔熱籠提升19～21cm；

G9階段：長晶時間為3～5h、溫度設(shè)定值為1396～1405℃、隔熱籠提升19～21cm。適用于DSS680多晶鑄錠爐。

由于坩堝高度和投料量的增加，原來的鑄錠方法容易使硅錠中產(chǎn)生陰影和硬質(zhì)點，本發(fā)明通過調(diào)整頂部加熱器的距離和側(cè)部加熱器的高度，以及調(diào)節(jié)生長過程各個參數(shù)包括長晶時間、溫度設(shè)定值、隔熱籠提升值值等，來抑制硅錠中的陰影和硬質(zhì)點的產(chǎn)生，提高硅錠的產(chǎn)品良率。閉合隔熱籠后，經(jīng)加熱、熔化、生長、退火和冷卻過程，生產(chǎn)一個完整的硅錠。

通過實驗和生產(chǎn)，本發(fā)明能有效地抑制硅錠中微晶和硬質(zhì)點的形成，提高硅錠的產(chǎn)品良率。在多次的實驗和實際生產(chǎn)中，基本上未發(fā)現(xiàn)陰影或是少量的陰影出現(xiàn)在硅錠的頭尾截斷區(qū)，同時也很少出現(xiàn)硬質(zhì)點或是硬質(zhì)點總是在50mm以內(nèi)，硅錠的產(chǎn)品良率基本上保持在70%以上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的熱場結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-隔熱籠；2-頂部加熱器；3-側(cè)部加熱器；4-石墨護板；5-坩堝；6-硅料；7-冷卻管；8-石墨塊；9-底座。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。

實施例1