[發(fā)明專利]一種多晶硅鑄錠工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410041955.1
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103741214A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周建華
• 申請（專利權(quán)）人: 西安華晶電子技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多晶硅鑄錠技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種多晶硅鑄錠工藝。

背景技術(shù)

光伏發(fā)電是當(dāng)前最重要的清潔能源之一，具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＶ萍s光伏行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，一方面是光電轉(zhuǎn)化效率低，另一方面是成本偏高。光伏硅片是生產(chǎn)太陽能電池和組件的基本材料，用于生產(chǎn)光伏硅片的多晶硅純度必須在6N級以上（即非硅雜質(zhì)總含量在1ppm以下），否則光伏電池的性能將受到很大的負(fù)面影響。近幾年，多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)有了顯著進(jìn)步，多晶鑄錠技術(shù)已從G4（每個硅錠重約270公斤，可切4×4=16個硅方)進(jìn)步到G5(5×5=25個硅方），然后又進(jìn)步到G6(6×6=36個硅方)。并且，所生產(chǎn)多晶硅鑄錠的單位體積逐步增大，成品率增加，且單位體積多晶硅鑄錠的制造成本逐步降低。目前，如何制造出體積更大的多晶硅鑄錠，是降低制造成本的重要措施。

實際生產(chǎn)過程中，太陽能多晶硅鑄錠時，需使用石英坩堝來填裝硅料，且將硅料投入石英坩堝后，通常情況下還需經(jīng)預(yù)熱、熔化（也稱熔料）、長晶（也稱定向凝固結(jié)晶）、退火、冷卻等步驟，才能完成多晶硅鑄錠過程。實際進(jìn)行多晶硅鑄錠時，長晶過程的控制直接影響到鑄錠成品的質(zhì)量和成品率，如果晶體生長穩(wěn)定可以獲得較高的少子壽命和較好的成品率；如果晶體生長過程控制不好，可能導(dǎo)致粘堝、晶裂、硬質(zhì)點、微晶等缺陷，直接影響成品率。而現(xiàn)如今，進(jìn)行多晶硅鑄錠時，大多數(shù)廠家均不能對長晶過程進(jìn)行準(zhǔn)確控制，從而導(dǎo)致粘堝、晶裂、硬質(zhì)點、微晶等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種多晶硅鑄錠工藝，其方法步驟簡單、設(shè)計合理、實現(xiàn)方便且易于掌握、使用效果好，能對多晶硅鑄錠長晶過程進(jìn)行合理控制，并有效提高多晶硅鑄錠質(zhì)量。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種多晶硅鑄錠工藝

一種多晶硅鑄錠工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟：

步驟一、預(yù)熱：采用鑄錠爐對裝于坩堝內(nèi)的硅料進(jìn)行預(yù)熱，并將所述鑄錠爐的加熱溫度逐步提升至T1；預(yù)熱時間為6h～10h，其中T1=1165℃～1185℃；

步驟二、熔化：采用所述鑄錠爐對裝于坩堝內(nèi)的硅料進(jìn)行熔化，直至坩堝內(nèi)的硅料全部熔化；熔化溫度為T1～T5；其中T5=1540℃～1560℃；

本步驟中熔化過程中，向所述鑄錠爐內(nèi)充入惰性氣體并將所述鑄錠爐內(nèi)氣壓保持在Q1，其中Q1=550mbar～650mbar；

步驟三、長晶：將所述鑄錠爐的加熱溫度由T5逐漸降至T6后，開始進(jìn)行定向凝固并進(jìn)入長晶過程，其中T6為多晶硅結(jié)晶溫度且T6=1420℃～1440℃；長晶過程如下：

步驟301、將所述鑄錠爐的加熱溫度控制在T6，并保溫50min～70min；本步驟中，所述鑄錠爐的隔熱籠提升高度為60mm～100mm；

步驟302、將所述鑄錠爐的加熱溫度控制在T6，并保溫100min～140min；本步驟中，所述鑄錠爐的隔熱籠提升高度與步驟301中的提升高度相同；

步驟303、將所述鑄錠爐的加熱溫度控制在T6，并保溫160min～200min；本步驟中，所述鑄錠爐的隔熱籠提升高度為105mm～115mm；

步驟304、將所述鑄錠爐的加熱溫度由T6逐漸降至T7，降溫時間為7h～9h；本步驟中，所述鑄錠爐的隔熱籠提升高度為205mm～215mm；其中，T7=1405℃～1425℃；

步驟305、將所述鑄錠爐的加熱溫度控制在T7，并保溫7h～9h；本步驟中，所述鑄錠爐的隔熱籠提升高度與步驟304中的提升高度相同；

步驟306、將所述鑄錠爐的加熱溫度控制在T7，并保溫7h～9h；本步驟中，所述鑄錠爐的隔熱籠提升高度與步驟304中的提升高度相同；

步驟307、將所述鑄錠爐的加熱溫度由T7逐漸降至T8，降溫時間為4h～5.5h；本步驟中，所述鑄錠爐的隔熱籠提升高度與步驟304中的提升高度相同；其中，T8=1395℃～1415℃；

步驟四、退火及冷卻：步驟三中長晶過程完成后，進(jìn)行退火與冷卻，并獲得加工成型的多晶硅鑄錠。

上述一種多晶硅鑄錠工藝，其特征是：步驟三中長晶過程完成后，獲得多晶硅錠，所述多晶硅錠分為高度為h1的頂部節(jié)段、高度為h1的底部節(jié)段和連接于所述頂部節(jié)段與所述底部節(jié)段之間的中部節(jié)段；步驟四中對所述多晶硅錠進(jìn)行退火與冷卻，并獲得加工成型的多晶硅鑄錠；其中，h1=30mm～55mm；