[發明專利]一種多晶硅鑄錠的化料工藝

有效

• 申請號: 201710293299.8
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107142518B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 朱遠國;高明霞;張杰
• 申請（專利權）人: 山西潞安太陽能科技有限責任公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

本發明涉及太陽能電池生產領域，特別是多晶硅鑄錠領域。一種多晶硅鑄錠的化料工藝，按照如下的步驟進行步驟一、裝料，步驟二、抽真空和檢漏，步驟三、預熱段，步驟四、升溫，將多晶鑄錠爐頂部溫度升至1550?1570℃，側部溫度升至1500?1520℃，底部溫度升至至1380?1390℃；步驟五、熔融段，步驟六、長晶，步驟七、退火冷卻。本發明的有益效果是：本發明降低化料周期4?6小時，硅錠底部籽晶面積達到100%全覆蓋，整錠電池轉換效率由18.42%提升至18.54%，A、B、C三區效率分別為到18.53%、18.54%、18.56%，大幅度降低效率的離散度，品質更加均勻，解決了硅錠邊角區域的質量短板問題。

技術領域

本發明涉及太陽能電池生產領域，特別是多晶硅鑄錠領域。

背景技術

隨著光伏產業的發展，傳統多晶硅鑄錠技術已無法滿足市場對光伏產品品質的需求，高質量高轉換效率的太陽能電池是行業一直追求的目標。高效多晶鑄錠工藝在國內迅速發展并很快產業化，是近幾年多晶電池效率提升的最大貢獻者。為提高太陽能電池的轉換效率，業內多是利用在坩堝底部鋪設籽晶的方法進行高效多晶鑄錠。相對于傳統的定向凝固多晶硅鑄錠，有籽晶鑄錠是先將特定的籽晶鋪設于石英坩堝底部，籽晶通常為高純硅粉、尺寸均勻的顆粒料、細小的原生碎料或碎硅片。在后續的硅料熔化過程中，通過工藝控制，使物料在坩堝內從頂部向底部垂直熔化，最終留有一定高度籽晶不被完全熔化，未被熔化的籽晶能夠降低或避免晶體形核階段由坩堝底部直接異質形核的概率，并在后續的晶體生長過程中作為晶體生長的晶核，解決了現有的硅晶體自發形核容易導致非均勻形核和晶核品質低的問題，降低或消除了晶體形核所克服的勢壘引起的晶體缺陷。目前，這種有籽晶鑄錠技術被廣泛地應用高效多晶鑄錠中，在相同的電池片制作工藝條件下，這種鑄錠技術生產的硅片所制得的電池光電轉換效率較傳統多晶提高0.3-0.5%。

對于有籽晶鑄錠技術，籽晶保護是此種鑄錠方式需要解決的首要問題，也是實現此種鑄錠技術的關鍵，在傳統的鑄錠爐結構中，由于熱場結構和工藝的限制，籽晶在高溫熔化過程較難被控制，故對于有籽晶鑄錠過程中，需要在傳統熱場機構基礎上進行熱場改進，以實現對籽晶的保護。但此種方法成本高、周期長，并且熱場的變動導致溫度場的變化可能對晶體質量產生一定的影響。

多晶鑄錠是將高純多晶硅料摻雜一定比例的母合金，經過鑄錠爐加熱、熔化、長晶、退火、冷卻等工藝，加工成具有電性能的多晶硅錠，經過開方后按照位置四角、周邊、中心分A區、B區、C區共計36塊最終產品，按照標準檢測、加工后經鋼線切割得到多晶硅片。其籽晶的完整性，決定了A、B、C各區域的質量差異。近年來，通過對高效多晶鑄錠的工藝的研發，電池效率等產品品質有了大幅度提高。限于當前設備及技術條件，籽晶在熔化階段只有C區被完全保留下來，A、B區域在很大程度上被熔化，所以導致Ａ、Ｂ、Ｃ三個區域電池效率存在較大的差距，效率依次為18.32%、18.41%、18.53%，整錠轉換效率為18.42%。

所以，如何提供一種高效多晶硅鑄錠的新型化料工藝，保證硅錠底部籽晶完整性，提升A、B取區域的電池效率，消除邊角區域質量短板，最終提高整體電池轉換效率，是目前本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：如何保證硅錠底部籽晶完整性，提升A、B取區域的電池效率，消除邊角區域質量短板，最終提高整體電池轉換效率。

本發明所采用的技術方案是：一種多晶硅鑄錠的化料工藝，按照如下的步驟進行

步驟一、裝料，首先在坩堝里鋪一層20-30mm的碎硅片，然后把多晶邊皮、多晶頭尾、原生多晶、母合金等裝到坩堝內，再把坩堝用叉車投到多晶鑄錠爐內；

步驟二、抽真空和檢漏，將多晶鑄錠爐內抽真空，當爐內壓力下降到0.03bar時，抽真空裝置開始檢漏，60S內壓力回升小于0.02bar時即為合格；