[發明專利]石墨加熱器、石墨電極和降低硅片中碳含量的方法

無效

• 申請號: 201310216777.7
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN103255469A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 潘家明
• 申請（專利權）人: 英利能源（中國）有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本發明涉及太陽能電池制造領域，更具體地，涉及一種石墨加熱器、石墨電極和降低硅片中碳含量的方法。

背景技術

目前光伏行業中，以硅基底制作的太陽能電池片占所有光伏電池的99%以上，而硅基片主要來源就是多晶硅鑄錠和單晶棒拉制，在鑄錠或單晶棒拉制過程中，常規的鑄錠爐和單晶爐爐內的高溫加熱器和電極部件均采用石墨材料來制作。

由于硅熔點較高，約1420℃左右，在多晶鑄錠爐及單晶爐內需要1500℃以完成硅料熔化及再結晶過程。就多晶鑄錠來說，目前單個硅錠重量一般在500kg左右，更有重達1噸的大尺寸硅錠，500kg硅錠的整個運行過程中，爐內溫度在1300℃以上的時間至少有30個小時左右。單晶拉制過程中，目前單晶棒重量在130kg左右，整個拉制過程中爐內溫度在1300℃的時間有50個小時以上。高溫作用下，硅液同石英坩堝一直發生氧化還原反應，產生一氧化硅氣體，一氧化硅氣體接觸到高溫石墨加熱器和電極時，同樣發生氧化還原反應，產生碳化硅和一氧化碳氣體，具體反應過程如下：

C(s)+SiO₂(s)→SiO(g)+CO(g)……（1）

SiO(g)+2C(s)→SiC(s)+CO(g)……（2）

反應（1）發生于硅液同石英坩堝接觸的地方，反應（2）發生于石墨加熱器表面。

上述反應結束后，反應并沒有停止，一氧化碳會繼續和高溫硅液繼續反應，形成一氧化硅和碳，反應如下：

CO(g)+Si→SiO(g)+C……（3）

此時，碳會留在高溫硅液內，而一氧化硅會繼續進行上述反應（2）和反應（3），這樣高溫時間越長，加熱器腐蝕越嚴重，硅液中的碳元素越多，最終導致多晶硅錠或單晶棒內碳含量偏多，影響光伏電池光電轉換效率。

發明內容

本發明旨在提供一種石墨加熱器、石墨電極和降低硅片中碳含量的方法，以解決現有技術中由于使用石墨加熱器制造硅片帶來的碳含量高的問題。

為解決上述技術問題，根據本發明的一個方面，提供了一種石墨加熱器，該石墨加熱器包括石墨加熱器本體和設置在石墨加熱器本體的表層的將石墨加熱器本體與外界隔離開的隔離層。

進一步地，隔離層由在溫度高于硅的沸點時不與二氧化硅反應的材料構成。

進一步地，隔離層是通過電鍍的方式鍍在石墨加熱器本體上的電鍍層。

進一步地，隔離層為鉬層。

進一步地，隔離層通過鉬箔裹覆在石墨加熱器本體表面形成。

進一步地，隔離層的厚度為0.001mm至2mm。

根據本發明的另一方面，提供了一種石墨電極，該石墨電極包括石墨電極本體和設置在石墨電極本體的表層的將石墨電極本體與外界隔離開的隔離層。

根據本發明的再一方面，提供了一種降低硅片中碳含量的方法，該降低硅片中碳含量的方法包括以下步驟：步驟S1：在制作硅片的石墨加熱器本體和石墨電極本體的表層設置有將石墨加熱器本體和石墨電極本體與外界隔離開的隔離層；步驟S2：將帶有隔離層的石墨加熱器和石墨電極安裝在單晶爐內；步驟S3：調節石墨加熱器的功率，對石英堝內的硅料加熱。

進一步地，隔離層由在溫度高于硅的沸點時不與二氧化硅反應的材料構成。

進一步地，隔離層是通過電鍍的方式鍍在石墨加熱器本體上的電鍍層。

進一步地，隔離層通過鉬箔裹覆在石墨加熱器本體表面形成。

進一步地，形成隔離層之后，對鉬箔表層進行粗糙化處理。

應用本發明的技術方案，石墨加熱器包括石墨加熱器本體和設置在石墨加熱器本體的表層的將石墨加熱器本體與外界隔離開的隔離層。根據本發明的石墨加熱器，設置在石墨加熱器表層的隔離層能將石墨加熱器和外界隔離開，進而能夠防止高溫條件下石墨加熱器中的碳與外界反應。當利用本發明的石墨加熱器制造單晶硅片時，能夠有效降低硅片中碳雜質的含量，提高單晶片質量，同時降低企業的生產成本。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示意性示出了本發明中的降低硅片中碳含量的方法的流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

單晶爐：主要用于太陽能級單晶硅棒拉制，將硅料放入石英坩堝內，加熱到1500℃以上將硅料完全熔化，然后經過特定拉晶工藝完成單晶棒拉制過程。