[發明專利]用于生產類單晶硅錠的鑄錠爐及類單晶硅錠的鑄錠方法

有效

• 申請號: 201310574484.6
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103590097A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 潘家明;何廣川;陳艷濤
• 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

本發明涉及類單晶硅制造領域，具體而言，涉及一種用于生產類單晶硅錠的鑄錠爐及類單晶硅錠的鑄錠方法。

背景技術

目前，光伏行業發展迅速，類單晶作為多晶鑄錠的替代品在光伏電池光電轉換效率方面存在很大優勢，成為目前光伏行業的熱門產品。

其中，晶粒是指結晶物質在生長過程中，由于受到外界空間的限制，未能發育成具有規則形態的晶體，而只是結晶成顆粒狀，即晶向一致的單體，稱晶粒。類單晶，又稱準單晶，通過鑄錠的方式形成晶硅材料，在一定尺寸的硅片上表現為同一晶向的晶粒面積大于硅片總面積的50%，通過鑄錠技術形成類單晶，其晶硅質量接近直拉單晶硅，簡單的說，這種技術就是使用多晶鑄錠爐生產單晶硅。籽晶是指類單晶鑄錠中，用于鋪設在坩堝底部，熔化后期保證籽晶不完全熔化，硅液在籽晶基礎上逐步結晶生長，形成類單晶硅錠。

目前所有鑄錠爐制造廠家相繼推出適應于鑄錠類單晶硅錠的新型鑄錠爐。以美國GTsolar公司的GT450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、裝載硅料的坩堝50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爐腔內壁上；底部隔熱層60，由多塊石墨硬氈材質保溫板拼接組裝，用于熱場內保溫；頂部加熱器40和側部加熱器70分別位于坩堝50的上方和側部，另外，位于坩堝50的周圍，還設置有與底部隔熱層60向接的側部隔熱層80。

類單晶鑄錠過程中，其核心技術點集中在硅料熔化后期保證籽晶不完全熔化，從而為硅液的結晶提供基礎面，使硅液沿籽晶原子排列方向進行結晶生長。如圖2所示，籽晶面100鋪設在坩堝50底面，籽晶面100有多個晶向單一方向一致的小單晶塊組成。目前各類單晶生產廠家為降低類單晶成本，籽晶厚度一再縮小，其厚度已經有初期的40mm縮小為20mm左右，這樣就給保證類單晶鑄錠的成功率造成很大困難。

目前GT450型鑄錠爐鑄錠類單晶硅錠，430kg類單晶，熔化段工藝如下表1：

表1

熔化工藝時間（分鐘）測溫點溫度隔熱層位置第一步901150℃0第二步2101500℃0第三步301525℃0第四步2401525℃0