杂料硅铸锭专用炉及其铸锭方法技术

本发明专利技术公开了杂料硅铸多晶硅锭专用炉及其铸锭方法，杂料硅铸多晶硅锭专用炉，包括炉体，所述炉体设有进气口和出气口，炉体内设有石墨台，所述石墨台上放置有坩埚，还包括罩盖于坩埚的加热器，罩盖于加热器的隔热笼，所述隔热笼内顶部与石墨台上表面之间的距离略小于坩埚高度的2倍。用本发明专利技术进行杂料硅铸多晶硅锭时，先将盛有硅原料的坩埚放置在石墨台上，闭合炉体，将炉体内抽为真空，加入保护气，加热熔化硅原料，凝固长晶，最后进行冷却。从上述工作过程可知，用本发明专利技术进行杂料硅铸多晶硅锭，不仅能够降低生产成本，单炉产量得到了很大的提高，而且大大提高了多晶硅锭的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电领域，具体涉及一种杂料硅铸多晶硅锭专用炉及其铸锭方法。
技术介绍
光电领域中，硅是非常重要和常用的半导体原料，是太阳能电池最理想的原材料。硅原料一般要经过清洗、铸锭、切块、粘胶、切片、脱胶、清洗等工序后，才能用于太阳能电池。由于铸锭硅炉生产的多晶硅锭质量稳定，铸锭工艺比较成熟，现已经被广泛应用。但在这种铸锭硅炉上用杂料硅铸多晶硅锭，其利用率比较低，一般只能达到百分之六十左右，单炉产量也比较低，单炉一般都在半吨以下达不到半吨。所述杂料硅是指回收的单晶硅生产厂生产单晶硅过程中的单晶硅废料，以及多晶硅铸锭过程中产生的多晶硅废料
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用杂料硅铸多晶硅锭专用炉及其铸锭方法，使铸定生产成本降低、多晶硅质量提高，同时铸锭产量也有提高。本专利技术所采取的技术方案是 杂料硅铸多晶硅锭专用炉，包括炉体，所述炉体设有进气口和出气口，炉体内设有石墨台，所述石墨台上放置有坩埚，还包括罩盖于坩埚的加热器，罩盖于加热器的隔热笼，所述隔热笼内顶部与石墨台上表面之间的距离略小于坩埚高度的2倍。本专利技术进一步改进方案是，所述坩埚的内表面涂有氮化硅涂料。本专利技术更进一步改进方案是，坩埚边口向下Γ8厘米范围内的内表面涂有单层氮化娃涂料，其余内表面涂有多层氮化娃涂料。用上述杂料硅铸多晶硅锭专用炉进行多晶硅铸锭的方法，包括以下步骤 1)将盛有原料硅的坩埚放置于石墨台，并将炉体闭合； 2)将隔热笼略微提升，使隔热笼底部与石墨台上表面之间有间隙，并通过出气口，将炉体内抽为真空状态，炉体进行预热； 3)通过进气口向炉体内加入保护气，将炉体内的气压逐渐增加至600毫巴，开启加热器进行加热，半小时内逐渐加热至1200摄氏度左右，并维持半小时左右；再将炉体内的温度加热至1550摄氏度左右，将原料硅全部熔化； 4)维持炉体内气压为600毫巴，关闭加热器，并提升隔热笼至坩埚高度的五分之一位置处，使炉体内的温度下降并保持在1440摄氏度左右，让熔化的硅料长晶； 5)2小时后，维持炉体内气压为600毫巴，将隔热笼分四次，等高提升至坩埚高度的三分之一位置处，使炉体内的温度从1440摄氏度左右缓慢下降至1410摄氏度左右，； 6)维持炉体内气压仍为600毫巴，炉体内温度下降至1370摄氏度左右，将隔热笼下降至石墨台，并维持该状态3. 5小时，使长晶后的硅锭退火； 7 )增大出气口、进气口的气体流量，维持炉体内气压仍为600毫巴，约3小时后，将隔热笼分三次提升至坩埚高度的三分之二位置处，使炉体内温度下降至400摄氏度左右；8)打开炉体，将坩埚取出，并将硅锭自然冷却至室温即可。本专利技术更进一步改进方案是，所述步骤I)中，原料硅中包括多晶硅和单晶硅，所述多晶硅与单晶硅的质量比为1:1，所述单晶硅作为锅底料，单晶硅锅底料在铸锭前需要在550摄氏度左右的温度下进行退火操作。本专利技术更进一步改进方案是，所述步骤5)中，在长晶过程中，对硅液的凝固速率每小时进行一次检测。本专利技术更进一步改进方案是，所述步骤5)中，第一次提升后维持该状态2 3小时，第二次提升后维持该状态7小时左右，第三次提升后维持该状态17小时左右；最后一次提升后维持该状态4小时左右；在这期间，炉体内的温度从1440摄氏度左右缓慢下降至1410摄氏度左右，炉体内气压维持600毫巴。 本专利技术更进一步改进方案是，所述步骤7)中，第一次隔热笼提升至坩埚高度的四分之一位置处，炉体压力增加至700毫巴，并维持该状态2小时，第二次提升隔热笼至坩埚高度的二分之一位置处，并维持该状态71小时，最后将隔热笼提升至坩埚高度的三分之二位置处，关闭出气口，将炉体内的气压加压至850毫巴，保持该状态半小时左右。本专利技术的有益效果在于 用本专利技术进行杂料硅铸多晶硅锭时，选用杂料硅，可以大大降低生产成本；外购回来的单晶硅杂料，在铸锭前先在550摄氏度下进行退火，使单晶硅锅底料的电阻值得到稳定；增加隔热笼与石墨台之间的距离，可以使隔热笼内的温度更稳定，温度变化更缓和，有利于硅料的长晶；由于硅原料熔化后，硅液表面与坩埚边口有一定距离，所以坩埚边口向下31厘米范围内涂单层氮化硅涂料可以节省一定的成本；将硅料的长晶时间延长，并在硅料的长晶过程中每小时都进行一次监控，保证硅料的长晶速度在最佳状态。由此可知，用本专利技术进行杂料硅铸多晶硅锭，不仅能够降低生产成本，在单炉能耗仅增加百分之十的条件下，单炉广量提闻了百分之二十五，而且大大提闻了多晶娃淀的质量，使多晶娃淀的利用率提闻了百分之十。附图说明图I为本专利技术流程示意图。图2为本专利技术结构主视剖视示意图。具体实施例方式如图I所示，本专利技术包括炉体I，所述炉体I设有进气口 4和出气口 5，炉体I内设有石墨台3,所述石墨台3上放直有樹祸7(本实施案例中，樹祸7的型号为540型),还包括罩盖于i甘祸7的加热器8,罩盖于加热器8的隔热笼2,所述隔热笼2内顶部与石墨台3上表面之间的距离略小于坩埚7高度的2倍；所述坩埚7的内表面涂有氮化硅涂料9 ;坩埚7边口向下Γ8厘米范围内的内表面涂有单层氮化硅涂料9 (本实施案例中，距离坩埚7开口向下5厘米的范围内涂有单层氮化娃涂料9),其余内表面涂有多层氮化娃涂料9。用本专利技术进行多晶硅铸锭的方法，包括以下步骤 先将盛有原料硅6的坩埚7放置于石墨台3，并将炉体I闭合；所述原料硅6中包括多晶硅和单晶硅，所述多晶硅与单晶硅的质量比为1:1，所述单晶硅作为锅底料，单晶硅锅底料在铸锭前需要在550摄氏度左右的温度下进行退火操作；再将隔热笼2略微提升，使隔热笼2底部与石墨台3上表面之间有间隙，并通过出气口 5，将炉体I内抽为真空状态，炉体I进行预热；通过进气口 4向炉体I内加入保护气，将炉体I内的气压逐渐增加至600毫巴，开启加热器8进行加热，半小时内逐渐加热至1200摄氏度左右，并维持半小时左右；再将炉体I内的温度加热至1550摄氏度左右，将原料硅6全部熔化；维持炉体I内气压为600毫巴，关闭加热器8，并提升隔热笼2至坩埚7高度的五分之一位置处，使炉体I内的温度下降并保持在1440摄氏度左右，让熔化的硅料6长晶；2小时后，维持炉体I内气压为600毫巴，将隔热笼2分四次，等高提升至坩埚7高度的三分之一位置处，使炉体I内的温度从1440摄氏度左右缓慢下降至1410摄氏度左右；所述步骤中，第一次提升后维持该状态2 3小时，第二次提升后维持该状态7小时左右，第三次提升后维持该状态17小时左右；最后一次提升后维持该状态4小时左右；在这期间，炉体I内的温度从1440摄氏度左右缓慢下降至1410摄氏度左右，炉体I内气压维持600毫巴；上述步骤中，在长晶过程中，对硅液的凝固速率每小时进行一次检测；维持炉体I内气压仍为600毫巴，炉体I内温度下降至1370摄氏度左右，将隔热笼2下降至石墨台3，并维持该状态3. 5小时，使长晶后的硅锭退火；增大出气口 5、进气口 4的气体流量，维持炉体I内气压仍为600毫巴，约3小时后，将隔热笼 2分三次提升至坩埚7高度的三分之二位置处，使炉体I内的温度下降至400摄氏度左右；所述步骤中，第一次隔热笼2提升至坩埚7高度的四分之一位置处，炉体I压力增加至700毫巴，并维持该状态2小时，第二次提升隔热笼2至本文档来自技高网...

【技术保护点】
杂料硅铸多晶硅锭专用炉，包括炉体（1），所述炉体（1）设有进气口（4）和出气口（5），炉体（1）内设有石墨台（3），所述石墨台（3）上放置有坩埚（7），还包括罩盖于坩埚（7）的加热器（8），罩盖于加热器（8）的隔热笼（2），其特征在于：所述隔热笼（2）内顶部与石墨台（3）上表面之间的距离略小于坩埚（7）高度的2倍。

【技术特征摘要】
1.杂料硅铸多晶硅锭专用炉，包括炉体(1)，所述炉体(I)设有进气口(4)和出气口(5),炉体(I)内设有石墨台(3),所述石墨台(3)上放置有i甘埚(7),还包括罩盖于 甘埚(7)的加热器(8)，罩盖于加热器(8)的隔热笼(2)，其特征在于所述隔热笼(2)内顶部与石墨台(3)上表面之间的距离略小于坩埚(7)高度的2倍。2.如权利要求I所述的一种杂料硅铸多晶硅锭专用炉，其特征在于所述坩埚(7)的内表面涂有氣化娃涂料(9)。3.如权利要求2所述的一种杂料硅铸多晶硅锭专用炉，其特征在于坩埚(7)边口向下3^8厘米范围内的内表面涂有单层氮化硅涂料(9 )，其余内表面涂有多层氮化硅涂料(9 )。4.用上述杂料硅铸多晶硅锭专用炉进行多晶硅铸锭的方法，其特征在于包括以下步骤1)将盛有原料硅(6)的坩埚(7)放置于石墨台(3)，并将炉体(I)闭合；2)将隔热笼(2)略微提升，使隔热笼(2)底部与石墨台(3)上表面之间有间隙，并通过出气口(5)，将炉体(I)内抽为真空状态，炉体(I)进行预热；3)通过进气口(4)向炉体(I)内加入保护气，将炉体(I)内的气压逐渐增加至600毫巴，开启加热器(8)进行加热，半小时内逐渐加热至1200摄氏度左右，并维持半小时左右；再将炉体(I)内的温度加热至1550摄氏度左右，将原料硅(6)全部熔化；4)维持炉体(I)内气压为600毫巴，关闭加热器(8)，并提升隔热笼(2)至坩埚(7)高度的五分之一位置处，使炉体(I)内的温度下降并保持在1440摄氏度左右，让熔化的硅料(6)长晶；5)2小时后，维持炉体(I)内气压为600毫巴，将隔热笼(2)分四次，等高提升至坩埚(7)高度的三分之一位置处，使炉体(I)内的温度从1440摄氏度左右缓慢下降至1410摄氏度左右，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕文，
申请(专利权)人：宿迁宇龙光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：