[發(fā)明專利]一種太陽能多晶硅的定向凝固生長(zhǎng)裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710488866.5
• 申請(qǐng)日: 2017-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN109112618A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余剛;丁一;王劍;姚玖洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江仁德新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): C30B28/06
• 分類號(hào): C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 李帥

本發(fā)明提供一種太陽能多晶硅的定向凝固生長(zhǎng)裝置，包括預(yù)熔區(qū)和生長(zhǎng)區(qū)；所述預(yù)熔區(qū)包括預(yù)熔坩堝，包裹于預(yù)熔坩堝外圍的第一保溫層和包裹于第一保溫層外圍的第一感應(yīng)加熱器；所述生長(zhǎng)區(qū)包括漏斗，漏斗下方設(shè)置生長(zhǎng)坩堝，所述生長(zhǎng)坩堝外圍包裹有第二保溫層，所述第二保溫層外圍包裹有第二感應(yīng)加熱器。將硅料的熔化和凝固分別在2個(gè)不同的坩堝中進(jìn)行，硅料在預(yù)熔區(qū)熔化后，倒入另一個(gè)加有保溫裝置的生長(zhǎng)區(qū)。通過控制生長(zhǎng)區(qū)坩堝周圍的加熱裝置，使硅液在設(shè)定的溫度梯度下由底部開始逐漸結(jié)晶。這種方法由于將熔化與結(jié)晶區(qū)分開，使能量的利用更合理，也使半連續(xù)性鑄錠成為現(xiàn)實(shí)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多晶硅的生長(zhǎng)方法，具體涉及一種太陽能多晶硅的定向凝固生長(zhǎng)裝置及方法。

背景技術(shù)

多晶硅，灰色金屬光澤。密度2.32～2.34。熔點(diǎn)1410℃。沸點(diǎn)2355℃。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間，室溫下質(zhì)脆，切割時(shí)易碎裂。加熱至800℃以上即有延性，1300℃時(shí)顯出明顯變形。常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反應(yīng)。高溫熔融狀態(tài)下，具有較大的化學(xué)活潑性，能與幾乎任何材料作用。具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，但微量的雜質(zhì)即可大大影響其導(dǎo)電性。電子工業(yè)中廣泛用于制造半導(dǎo)體收音機(jī)、錄音機(jī)、電冰箱、彩電、錄像機(jī)、電子計(jì)算機(jī)等的基礎(chǔ)材料。由干燥硅粉與干燥氯化氫氣體在一定條件下氯化，再經(jīng)冷凝、精餾、還原而得。

當(dāng)前，晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是最主要的光伏材料，其市場(chǎng)占有率在90％以上,而且在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長(zhǎng)期以來掌握在美、日、德等3個(gè)國(guó)家7個(gè)公司的10家工廠手中，形成技術(shù)封鎖、市場(chǎng)壟斷的狀況。

目前，定向凝固是制備太陽能級(jí)多晶硅錠的主要方法，即在凝固過程中控制液固界面的溫度梯度，實(shí)行可控的定向凝固，形成多晶柱狀晶。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種太陽能多晶硅的定向凝固生長(zhǎng)裝置及方法，將硅料的熔化和凝固分別在2個(gè)不同的坩堝中進(jìn)行，硅料在預(yù)熔區(qū)熔化后，倒入另一個(gè)加有保溫裝置的生長(zhǎng)區(qū)。通過控制生長(zhǎng)區(qū)坩堝周圍的加熱裝置，使硅液在設(shè)定的溫度梯度下由底部開始逐漸結(jié)晶。這種方法由于將熔化與結(jié)晶區(qū)分開，使能量的利用更合理，也使半連續(xù)性鑄錠成為現(xiàn)實(shí)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種太陽能多晶硅的定向凝固生長(zhǎng)裝置，包括預(yù)熔區(qū)和生長(zhǎng)區(qū)；

所述預(yù)熔區(qū)包括預(yù)熔坩堝，包裹于預(yù)熔坩堝外圍的第一保溫層和包裹于第一保溫層外圍的第一感應(yīng)加熱器；

所述生長(zhǎng)區(qū)包括漏斗，漏斗下方設(shè)置生長(zhǎng)坩堝，所述生長(zhǎng)坩堝外圍包裹有第二保溫層，所述第二保溫層外圍包裹有第二感應(yīng)加熱器。

進(jìn)一步的，包括帶V形槽的支架，所述漏斗放置于帶V形槽的支架的V形槽內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述帶V形槽的支架與下方的生長(zhǎng)坩堝之間設(shè)置有支撐板。

進(jìn)一步的，所述漏斗與帶V形槽的支架的接觸面設(shè)置有第二保溫層。

進(jìn)一步的，所述第二保溫層與第二感應(yīng)加熱器之間設(shè)置有導(dǎo)熱板。

進(jìn)一步的，所述生長(zhǎng)區(qū)底部設(shè)置有隔熱底板。

本發(fā)明還提供一種太陽能多晶硅的定向凝固生長(zhǎng)方法，具體步驟如下：將硅料放入預(yù)熔區(qū)的預(yù)熔坩堝內(nèi)熔化成硅液后，倒入加有保溫裝置的生長(zhǎng)坩堝中，通過控制生長(zhǎng)坩堝周圍的第二感應(yīng)加熱器的加熱溫度，使硅液在設(shè)定的溫度梯度下由底部開始逐漸結(jié)晶。

本發(fā)明的有益效果是：將硅料的熔化和凝固分別在2個(gè)不同的坩堝中進(jìn)行，硅料在預(yù)熔區(qū)熔化后，倒入另一個(gè)加有保溫裝置的生長(zhǎng)區(qū)。通過控制生長(zhǎng)區(qū)坩堝周圍的加熱裝置，使硅液在設(shè)定的溫度梯度下由底部開始逐漸結(jié)晶。這種方法由于將熔化與結(jié)晶區(qū)分開，使能量的利用更合理，也使半連續(xù)性鑄錠成為現(xiàn)實(shí)。

附圖說明