【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多晶硅铸锭
,尤其是涉及一种多晶硅半熔铸锭方法。
技术介绍
光伏发电是当前最重要的清洁能源之一,具有极大的发展潜力。制约光伏行业发展的关键因素,一方面是光电转化效率低,另一方面是成本偏高。光伏硅片是生产太阳能电池和组件的基本材料,用于生产光伏硅片的多晶硅纯度必须在6N级以上(即非硅杂质总含量在1ppm以下),否则光伏电池的性能将受到很大的负面影响。近几年,多晶硅片生产技术有了显著进步,多晶铸锭技术已从G4(每个硅锭重约270公斤,可切4×4=16个硅方)进步到G5(5×5=25个硅方),然后又进步到G6(6×6=36个硅方)。并且,所生产多晶硅铸锭的单位体积逐步增大,成品率增加,且单位体积多晶硅铸锭的制造成本逐步降低。实际生产过程中,太阳能多晶硅铸锭时,需使用石英坩埚来填装硅料,且将硅料投入石英坩埚后,通常情况下还需经预热、熔化(也称熔料)、长晶(也称定向凝固结晶)、退火、冷却等步骤,才能完成多晶硅铸锭过程。目前,光伏产业技术行业中,多晶硅锭铸造技术的改善是降低电池成本的主要途径之一。铸造多晶硅中包含杂质和氧都会形成硬质点等杂质并影响太阳能电池的转换效率。目前,多晶硅铸锭方法主要有半熔铸锭法和全熔铸锭法两种。其中,半熔铸锭法(也称为有籽晶铸锭多晶硅法、有籽晶高效多晶硅技术、半熔高效法等),是指采用毫米级硅料作为形核中心进行外延生长,铸造低缺陷高品质的多晶硅铸锭;全熔铸锭法(也称为无籽晶铸锭多晶硅法、无籽晶高效多晶硅技术、全熔高效法等),是指采用非硅材料在坩埚底部制备表面粗糙的异质形核层,通过控制形核层的粗糙度与形核时过冷度来获得较大形 ...
【技术保护点】
一种多晶硅半熔铸锭方法,其特征在于,该工艺包括以下步骤:步骤一、预热:将多晶硅铸锭炉(3)内位于坩埚(1)上方的顶部加热器(2)和四个分别布设在坩埚(1)的四个侧壁外侧的侧部加热器(4)均开启,并采用多晶硅铸锭炉(3)对装于坩埚(1)内的硅料进行预热,并将多晶硅铸锭炉(3)的加热温度逐步提升至T1;预热时间为4h~6h,其中T1=1125℃~1285℃;本步骤中,所述多晶硅铸锭炉(3)的顶侧比系数c=1;其中,顶侧比系数cding为顶部加热器(2)的功率比系数且Pd为顶部加热器(2)的实际加热功率,Pd max为顶部加热器(2)的最大加热功率;Pc为侧部加热器(4)的实际加热功率,Pc max为侧部加热器(4)的最大加热功率;Pd max<Pc max;步骤二、熔化及后期排杂,过程如下:步骤201、熔化:按照常规的多晶硅半熔铸锭法,采用多晶硅铸锭炉(3)对装于坩埚(1)内的硅料进行熔化,熔化温度为T1~T2;其中T2=1530℃~1550℃;步骤202、熔化后期排杂:采用多晶硅铸锭炉(3)对装于坩埚(1)内的硅料进行继续熔化,继续熔化时间为15min~40min;继续熔化过程中,通过调 ...
【技术特征摘要】
1.一种多晶硅半熔铸锭方法,其特征在于,该工艺包括以下步骤:步骤一、预热:将多晶硅铸锭炉(3)内位于坩埚(1)上方的顶部加热器(2)和四个分别布设在坩埚(1)的四个侧壁外侧的侧部加热器(4)均开启,并采用多晶硅铸锭炉(3)对装于坩埚(1)内的硅料进行预热,并将多晶硅铸锭炉(3)的加热温度逐步提升至T1;预热时间为4h~6h,其中T1=1125℃~1285℃;本步骤中,所述多晶硅铸锭炉(3)的顶侧比系数c=1;其中,顶侧比系数cding为顶部加热器(2)的功率比系数且Pd为顶部加热器(2)的实际加热功率,Pd max为顶部加热器(2)的最大加热功率;Pc为侧部加热器(4)的实际加热功率,Pc max为侧部加热器(4)的最大加热功率;Pd max<Pc max;步骤二、熔化及后期排杂,过程如下:步骤201、熔化:按照常规的多晶硅半熔铸锭法,采用多晶硅铸锭炉(3)对装于坩埚(1)内的硅料进行熔化,熔化温度为T1~T2;其中T2=1530℃~1550℃;步骤202、熔化后期排杂:采用多晶硅铸锭炉(3)对装于坩埚(1)内的硅料进行继续熔化,继续熔化时间为15min~40min;继续熔化过程中,通过调整顶部加热器(2)和/或四个所述侧部加热器(4)的加热功率,使0.8≤c<1,并使多晶硅铸锭炉(3)的加热温度从T2逐步降至T3;其中,T3为多晶硅结晶温度且T3=1420℃~1440℃;步骤三、长晶及同步排杂:步骤二中熔化及后期排杂完成后,开始进行定向凝固并进入长晶过程;长晶过程中,通过调整顶部加热器(2)和/或四个所述侧部加热器(4)的加热功率,使0.3≤c<0.9;步骤四、退火及冷却:步骤三中长晶过程完成后,进行退火与冷却,并获得加工成型的多晶硅铸锭。2.按照权利要求1所述的一种多晶硅半熔铸锭方法,其特征在于:步骤一中所述顶部加热器(2)通过第一电极与顶部加热电源(2-1)连接,四个所述侧部加热器(4)均通过第二电极与侧部加热电源(4-1)连接;所述顶部加热电源(2-1)和侧部加热电源(4-1)均与加热功率调节装置(6)连接,所述加热功率调节装置(6)为对顶部加热电源(2-1)和侧部加热电源(4-1)的输出功率分别进行调节的功率调节装置。3.按照权利要求1或2所述的一种多晶硅半熔铸锭方法,其特征在于:步骤一、步骤二和步骤三中四个所述侧部加热器(4)的加热功率均相同;步骤二中进行熔化及后期排杂过程中,向多晶硅铸锭炉(3)内充入惰性气体并将多晶硅铸锭炉(3)内气压保持在Q1,其中Q1=550mbar~650mbar。4.按照权利要求1或2所述的一种多晶硅半熔铸锭方法,其特征在于:步骤一、步骤二和步骤三中所述顶部加热器(2)的实际加热功...
【专利技术属性】
技术研发人员:李建军,刘波波,贺鹏,蔺文,虢虎平,
申请(专利权)人:西安华晶电子技术股份有限公司,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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