[發明專利]控制硅錠鑄造中結晶速度的方法

有效

• 申請號: 201310574258.8
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103603032A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 李孟;方軍杰;周秉林;魏景拓
• 申請（專利權）人: 英利集團有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;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

本發明涉及光伏制造領域，具體而言，涉及一種控制硅錠鑄造中結晶速度的方法。

背景技術

目前光伏行業發展迅速，多晶鑄錠爐已有多種熱場形式，不同熱場針對特有鑄造方法設計，在鑄造多晶硅錠工藝上有很大不同。但無論鑄錠工藝如何變化調整，其鑄錠的五個過程沒有大的變化，即：加熱、熔化、結晶生長、退火、冷卻五個步驟。

以精功500N型鑄錠爐為例，如圖1所示，包括：散熱臺10，石墨材質，具有良好的熱傳導性，用于承載硅料、裝載硅料的石英坩堝以及石墨側面護板20和石墨底板30，硅液結晶時通過散熱臺10將熱量輻射到底部的水冷銅盤上；百葉窗40，位于散熱臺10底部，共四片百葉，由隔熱材料組成，每片百葉都可以向下旋轉90℃，在百葉窗打開過程中，散熱臺10熱量通過百葉窗40窗口將熱量輻射到底部水冷銅盤上，保證坩堝50內的熔融硅料在結晶過程中能夠將熱量散發出去；隔熱層60，鋼架結構，框架內由多塊石墨硬氈材質保溫板拼接組裝，用于熱場內保溫；隔熱擋板70，位于熱場內部，由一圈保溫硬氈構成，通過提升吊桿可以升降；加熱器80，設置坩堝50的上方，隔熱層90，設置在隔熱擋板70的下方，以及頂部測溫點51和底部測溫點52；水冷銅盤，位于熱場底部散熱臺10正下端，百葉打開后，百葉位置形成散熱窗口，從而使散熱臺10的熱量可以直接傳到到水冷銅盤表面，從而使散熱臺10迅速降溫，硅液底部形成過冷度，硅液開始散熱結晶，水冷銅盤底部纏繞冷卻水銅管，上部由厚度為30毫米，變長為1000毫米的正方實體銅質銅板制作而成，銅質銅板導熱率很大，利于熱量快速傳導。

在硅液結晶生長階段，散熱臺10下部的百葉窗40逐步打開，形成散熱窗口，散熱臺10通過散熱窗口將硅液內的熱量輻射出去使硅液底部開始降溫，隨著百葉角度逐漸變大，散熱臺10向外輻射熱量也逐漸變大，當熱量合適時，從硅液底部開始成核，晶核逐步結晶變大，開始豎直方向向上生長，當硅液全部結晶后完成整個結晶過程。

如圖1所示，百葉位于散熱臺10正下方，百葉窗40由四塊可轉動保溫百葉條組成，百葉條可在0℃至90℃轉動，用以開關百葉窗口，百葉及隔熱層90均采用隔熱效果良好的石墨硬氈拼接而成，用以保持熱場內部的熱量，使熱量只能通過散熱窗口散失，百葉窗40打開后，熱量通過散熱臺10直接輻射到底部水冷銅盤上，從而為硅錠的豎直方向定向結晶提供豎直方向溫度梯度。

現有鑄錠爐460kg硅錠結晶階段運行工藝描述如下：

結晶：在40小時內完成整個硅液結晶過程，工藝過程設置如表1：

表1