[發(fā)明專利]鑄錠晶種熔化高度控制方法及多晶硅鑄錠爐

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2013-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103361721A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周之燕;楊細(xì)全;胡亞蘭;萬(wàn)美;鄭玉芹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇協(xié)鑫硅材料科技發(fā)展有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C30B28/06
• 分類(lèi)號(hào): C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 付濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏硅片生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鑄錠晶種熔化高度控制方法及多晶硅鑄錠爐。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是可持續(xù)能源利用的形式之一，近年來(lái)在各國(guó)都得到了迅速的發(fā)展。目前，應(yīng)用最為普遍的是晶體硅太陽(yáng)能電池，晶體硅太陽(yáng)能電池主要由直拉單晶硅片（CZ）或鑄錠多晶硅片（DSS）制成。直拉單晶硅光電轉(zhuǎn)換效率較高，但產(chǎn)能低、生產(chǎn)成本高；鑄錠多晶硅片以產(chǎn)能高、成本低占據(jù)太陽(yáng)能電池的主導(dǎo)地位，但相對(duì)直拉單晶硅而言，鑄錠多晶硅效率較低。

近來(lái)為了提高鑄錠多晶硅片的效率，行業(yè)技術(shù)人員結(jié)合了以上兩種技術(shù)的各自優(yōu)點(diǎn)，提出了有晶種的鑄錠生長(zhǎng)技術(shù)，如坩堝底部鋪單晶籽晶的鑄錠準(zhǔn)單晶技術(shù)、坩堝底部鋪碎硅料或碎硅片的高效多晶技術(shù)。他們的共同點(diǎn)是：裝料時(shí)在坩堝底部均鋪有晶種，在熔化后期必須保證晶種不被完全熔化，然后直接在晶種上生長(zhǎng)優(yōu)質(zhì)晶體，該方法能以鑄錠的生產(chǎn)方式，生產(chǎn)出效率類(lèi)似于CZ單晶的高效產(chǎn)品。

由于部分晶種價(jià)格昂貴，另外晶種的最后保留厚度直接影響著晶體的最后成品率。故晶種的熔化剩余高度的精確控制直接影響著該種生產(chǎn)技術(shù)的最終生產(chǎn)成本。目前行業(yè)內(nèi)主要采用石英棒人工測(cè)量控制籽晶剩余高度，但是該方法需要操作人員不停地保持高度警惕、進(jìn)行多次測(cè)量，很容易出現(xiàn)較大誤差及人員忘記測(cè)量的情況從而導(dǎo)致生產(chǎn)不穩(wěn)定、生產(chǎn)成本降不下來(lái)等各種問(wèn)題，另外高純石英棒價(jià)格昂貴，為易耗產(chǎn)品，將帶來(lái)較大的生產(chǎn)成本增加。此外，近來(lái)亦有少數(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員提出可以通過(guò)熔化后期坩堝底部溫度的輕微變化速率來(lái)判斷晶種的剩余高度，但該方法需要專業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)非常豐富，并且該方法存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種精度高、成本低的鑄錠晶種熔化高度控制方法。另外，還提供了一種可以實(shí)施上述方法的多晶硅鑄錠爐。

一種鑄錠晶種熔化高度控制方法，包括以下步驟：控制熱場(chǎng)，使鋪設(shè)在坩堝內(nèi)的晶種及晶種上方的多晶硅原料自上至下逐步熔化；利用熱電偶獲取坩堝側(cè)壁上的溫度突變信號(hào)；根據(jù)獲取到的信號(hào)判斷晶種熔化的高度，在晶種熔化至設(shè)定高度時(shí)控制熱場(chǎng)由熔化階段跳步進(jìn)入長(zhǎng)晶階段。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述利用熱電偶獲取坩堝側(cè)壁上的溫度突變信號(hào)的步驟中，所述熱電偶的測(cè)溫點(diǎn)距坩堝側(cè)壁的水平距離為0～60mm，距坩堝底部的垂直距離為0～150mm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述在晶種熔化至設(shè)定高度時(shí)控制熱場(chǎng)由熔化階段進(jìn)入長(zhǎng)晶階段的步驟之前，判斷晶種熔化至預(yù)設(shè)的報(bào)警高度時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)的報(bào)警高度至少設(shè)有一個(gè)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述控制熱場(chǎng)，使鋪設(shè)在坩堝內(nèi)的晶種及晶種上方的多晶硅原料自上至下逐步熔化的步驟之前，還包括以下步驟：在坩堝內(nèi)鋪設(shè)晶種；在晶種上方鋪設(shè)多晶硅原料。

一種多晶硅鑄錠爐，包括隔熱籠、置于所述隔熱籠內(nèi)的熱交換臺(tái)、放置在所述熱交換臺(tái)上的坩堝，所述多晶硅鑄錠爐還包括設(shè)置在坩堝外側(cè)的熱電偶，所述熱電偶的測(cè)溫點(diǎn)與坩堝側(cè)壁接觸或間隔設(shè)置。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，沿所述坩堝高度方向依次布置有一個(gè)或多個(gè)所述熱電偶。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述熱電偶的測(cè)溫點(diǎn)距坩堝側(cè)壁的水平距離為0～60mm，距坩堝底部的垂直距離為0～150mm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述坩堝與隔熱籠之間還設(shè)置有石墨護(hù)板，所述熱電偶的測(cè)溫點(diǎn)距坩堝側(cè)壁的水平距離大于所述石墨護(hù)板的厚度；或所述石墨護(hù)板上對(duì)應(yīng)所述熱電偶設(shè)有電偶空槽，所述熱電偶伸入到所述電偶空槽中。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述熱電偶固定在所述鑄錠爐的爐體或所述隔熱籠上。

上述鑄錠晶種熔化高度控制方法中，通過(guò)熱電偶檢測(cè)坩堝側(cè)壁上的溫度突變信號(hào)，可判斷出硅液熔化高度，從而可以在晶種熔化至設(shè)定高度時(shí)控制熱場(chǎng)從熔化階段跳步進(jìn)入長(zhǎng)晶階段，從而晶種熔化剩余高度得以控制，該方法具有精度高、成本低的特點(diǎn)。

上述多晶硅鑄錠爐，利用坩堝側(cè)壁處的熱電偶的反饋可以精確控制晶種熔化跳步高度，從而晶種熔化剩余高度得以控制，且具有精度高、成本低的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為鑄錠晶種熔化高度控制方法的流程圖；

圖2為一個(gè)實(shí)施例的多晶硅鑄錠爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為坩堝及熱電偶的位置關(guān)系示意圖；

圖4為石墨護(hù)板的平面示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參考圖1，揭示了一種多晶硅鑄錠爐鑄錠晶種熔化剩余高度控制方法，包括以下步驟：