一种多晶铸锭炉及用其生产类单晶硅锭的方法技术

本发明专利技术提供了一种用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法，包括：向坩埚的内表面喷涂涂料，烧结涂料并冷却至室温；将单晶硅料和多晶硅料依次放入坩埚，将坩埚置于石墨支撑箱内；将石墨支撑箱置于已去除底部边缘碳条的多晶铸锭炉内；将多晶铸锭炉抽真空，开始加热并监测温度，当加热到设定的温度时向充入氩气；当多晶硅料开始熔化时，向多晶铸锭炉的顶端移动多晶铸锭炉内的隔热笼；当多晶硅料全部熔化时，降低加热温度并控制硅料匀速凝固长晶，生成类单晶铸锭。上述方法利用现有的多晶铸锭炉实现了类单晶硅锭生产，降低了类单晶硅锭的铸造成本，促进了类单晶硅锭的大规模生产。本发明专利技术还提供了一种生产类单晶硅锭的多晶铸锭炉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及类单晶硅锭生产
，更具体地说，涉及。
技术介绍
随着太阳能电池行业地快速发展，多晶硅锭生产工艺逐渐被广泛地应用。由多晶铸锭炉生产的多晶硅锭质量稳定，因此，多晶铸锭炉系统被广泛地应用于太阳能企业中的多晶硅锭铸造。从目前太阳能电池市场环境看，提高太阳能电池的转换效率是太阳能电池行业的主流方向。虽然单晶硅的转化效率远远大于多晶硅，但是单晶硅的成本较高，不易广泛应用。因此，为了提高太阳能电池的转化效率，太阳能企业不断对多晶硅锭炉系统和多晶硅锭的铸造方法做出改进，最终发现了类单晶，即为准单晶，是基于多晶铸锭工艺，在长晶时通过部分使用单晶籽晶，获得外观和电性能均类似单晶的多晶硅。由于类单晶的外观和性能均类似单晶，所以类单晶的转化效率远远大于现有的普通多晶硅。目前，基于类单晶的性能研发了一种类单晶硅锭的生产方法，通过多晶铸锭工艺获得类单晶硅锭。但是，类单晶硅锭的生产方法中需要精准的硅料的熔化温度和凝固温度，才能得到外观和电性能均类似单晶的多晶硅锭，该类单晶硅锭的生产方法需要设置有复杂的热场设备(加热装置和保温装置，例如加热器和保温隔热层)的铸锭炉才能实现，而类单晶硅锭的生产方法所需的热场设备和目前广泛使用的多晶铸锭设备不兼容，因此，现有类单晶硅锭的生产方法需要特设的铸锭炉才能实现，使得类单晶硅锭的铸造成本较高，大大地降低了类单晶本身所带来的经济效益，最终阻碍了类单晶硅锭的大规模生产。另外，现有类单晶硅锭的生产方法需要的籽晶(籽晶是拉单晶必不可少的种子， 一方面，籽晶作为复制样本，可使拉制出与籽晶有相同的晶向的硅锭；另一方面，籽晶是作为晶核的，有较大的晶核的存在可以减少熔体向晶体转化时必须克服的势垒)为单晶块， 籽晶品级较高，需选取单晶硅锭棒破方后一定厚度的单晶块，这样的单晶块成本较高，从而使得籽晶的成本较高，进一步增加了类单晶硅锭的铸造成本，降低了类单晶技术本身所带来的经济效益，阻碍了类单晶硅锭的大规模生产。综上所述，如何降低类单晶硅锭的铸造成本，进而促进类单晶硅锭的大规模生产， 是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法，降低了类单晶硅锭的铸造成本，进而促进了类单晶硅锭的大规模生产。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法，包括1)向坩埚的内表面喷涂由氮化硅和纯水搅拌而成的涂料，烧结所述涂料并冷却至室温；2)将单晶硅料和多晶硅料依次放入所述坩埚，所述单晶硅料位于所述多晶硅料的底层，且所述单晶硅料在水平方向的晶向一致，然后将装满硅料的所述坩埚置于石墨支撑箱内；3)将放有所述坩埚的所述石墨支撑箱置于所述多晶铸锭炉内，所述多晶铸锭炉为已去除底部边缘碳条的多晶铸锭炉；4)将所述多晶铸锭炉抽真空，开始加热并监测所述多晶铸锭炉内的温度，当加热到设定的温度时向所述多晶铸锭炉内充入氩气；5)当所述多晶硅料开始熔化时，向所述多晶铸锭炉的顶端移动所述多晶铸锭炉内的隔热笼；6)当所述多晶硅料全部熔化时，降低加热温度，停止所述单晶硅料熔化，并控制熔化的硅料勻速凝固长晶，生成所述类单晶铸锭。优选的，上述多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中，所述步骤1)中所述涂料厚度为 Imm0优选的，上述多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中，所述步骤1)中采用机器人喷涂所述涂料。优选的，上述多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中，所述多晶铸锭炉底部的隔热层为一层。优选的，上述多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中，所述步骤6)中还包括当多晶硅料全部熔化时，进一步向所述多晶铸锭炉的顶端移动所述隔热笼。优选的，上述多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中，所述步骤6)中所述硅料熔化结束时，未熔化单晶硅料的厚度在8-12mm之间。优选的，上述多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中，所述步骤幻中所述单晶硅料为去除边缘的单晶边皮，所述单晶边皮的最薄部分的厚度不小于所述硅料熔化结束时未熔化的单晶硅料的厚度。优选的，上述多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中，所述步骤6)中控制所述硅料的长晶速度在10-15mm/h之间。基于上述提供的多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法，本专利技术还提供了一种生产类单晶硅锭的多晶铸锭炉，所述多晶铸锭炉底部的石墨块的底面与所述隔热笼的底面之间沿所述隔热笼的周向设置有间隙。优选的，上述生产类单晶硅锭的多晶铸锭炉中，所述多晶铸锭炉底部的隔热层仅为一层。上述用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法，将放有坩埚的石墨支撑箱置于已去除底部边缘碳条的多晶铸锭炉内，该铸锭炉底部减少了保温部件(边缘碳条为保温部件)，可加速石墨块散热，即加速了底部单晶硅料的散热，为单晶硅料不全部熔化提供了前提；当多晶硅料开始熔化时，即单晶硅料未熔化时，向多晶铸锭炉的顶端移动多晶铸锭炉内的隔热笼，加快单晶硅料底部的散热，避免单晶硅料熔化；当多晶硅料熔化全部熔化时，降低加热温度，停止硅料熔化，并控制熔化的硅料勻速凝固长晶，最终生成类单晶铸锭。上述用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法，利用现有的多晶铸锭炉实现了类单晶硅锭生产，与现有技术相比，无需复杂的热场设备，特殊的铸锭炉，降低了类单晶硅锭的铸造成本，进而促进了类单晶硅锭的大规模生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中移动隔热笼之前多晶铸锭炉的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中移动隔热笼之后多晶铸锭炉的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中单晶边皮去除边缘之前的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中单晶边皮去除边缘之后的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法中单晶边皮平铺在坩埚底部的结构示意图。上图1-6 中多晶铸锭炉1、隔热笼11、加热器12、石墨支撑箱(其内放有盛放硅料的坩埚)13、 石墨块14、隔热层15。具体实施例方式为了引用和清楚起见，现在将本专利中涉及到的技术名词解释如下石墨块在多晶铸锭炉中将硅料底部的热量传给其他部件，对硅料进行散热。隔热笼指由碳纤维构成的保温碳条拼接组成的笼形保温层。隔热层指由碳纤维构成的保温碳条拼接组成的保温层。边缘碳条在现有的多晶铸锭炉中，边缘碳条位于石墨块和隔热层之间，石墨块位于顶部，边缘碳条起保温作用。单晶边皮由单晶硅棒切割成单晶片过程中产生的废料。本专利技术提供了一种用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法，降低了类单晶硅锭的铸造成本，进而促进了类单晶硅锭的大规模生产。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考附图1-6，图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志丰，曹靖，徐春良，
申请(专利权)人：英利能源中国有限公司，
类型：发明
国别省市：