一种多晶硅锭的晶体生长方法技术

本发明专利技术提供了一种多晶硅锭的晶体生长方法。该晶体生长方法包括加热阶段、熔化阶段、生长阶段、退火阶段和冷却阶段，其中，在生长阶段，从生长开始时至透顶完成时，将多晶铸锭的顶部中央区域温度维持在恒定值。本发明专利技术的晶体生长方法能够减小多晶硅锭生长过程中竖直方向上的温度梯度，使硅锭的生长速度更加平稳，进而使硅锭内部杂质更均匀地向液相分凝，能够有效地降低硅锭的晶体内部的缺陷密度，提升多晶硅锭的整体品质，从而由多晶硅锭制作的单个电池片的电池效率以及高效电池片的整体比例均得到提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏电池领域，具体而言，涉及。
技术介绍
作为清洁环保的新能源，太阳能电池的应用越来越普及。传统的硅电池工艺，单位面积的发电量较低，电池效率较低，由于太阳能电池大部分安装在地面上，这样大大增加了太阳能电池板的占地面积。因此太阳能电池的电池效率的提高，有利于大大降低土地成本。通常使用多晶铸锭炉生产用来制作太阳能电池的电池片的多晶硅锭。多晶铸锭炉生产工艺的过程包括加热(H)、熔化(M)、生长(G)、退火(A)和冷却(C)五个阶段。其中，力口热阶段的目的是对铸锭炉内部热场和硅料进行预热；熔化阶段的目的是逐渐升温，最终使硅料全部变成熔融的液态硅；生长阶段的目的是通过控制温度和缓慢提升隔热笼的方式，完成液态硅到固态硅的结晶过程；退火阶段的目的是消除多晶硅锭的内应力；冷却阶段的目的是对多晶硅锭进行降温，待温度降低到450°C，可以出炉。现有技术中的多晶铸锭炉生产工艺，其运行过程是通过软件程序控制驱动模块来实现硬件运行的，而软件程序也称之为工艺配方，工艺配方中参数的更改只需进入模式中的参数控制界面即可手动进行更改，目前很多生产多晶硅锭的厂家只是采用了铸锭炉厂家提供的原始工艺配方，在生长阶段多晶硅锭的生长速度变化较大，导致杂质向液相中分凝不均匀，增加了晶体内的缺陷密度，最终导致多晶硅锭品质的整体下降，影响由其制作的太阳能电池整体电池效率的发挥。
技术实现思路
本专利技术提供了，以解决多晶硅锭在生长阶段的生长速度变化较大，导致晶体内的缺陷密度增加，多晶硅锭品质整体下降，影响由其制作的太阳能电池整体电池效率发挥的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供了，包括加热阶段、熔化阶段、生长阶段、退火阶段和冷却阶段，其中，在生长阶段，从生长开始时至透顶完成时，将多晶铸锭的顶部中央区域温度维持在恒定值。进一步地，上述恒定值为1390 1430°C范围内的任意一个温度值。进一步地，上述恒定值为1420°C。进一步地，在生长阶段，从透顶完成时至长角完成时，顶部中央区域温度的变化量(5。。。进一步地，在生长阶段，从生长开始时至透顶完成时，将多晶铸锭的顶部中央区域温度维持在1420°c ;从透顶完成时至长角完成时，多晶铸锭的顶部中央区域温度从1420°c变化到1415°C。进一步地，通过软件程序来控制多晶铸锭的顶部中央区域温度的变化。应用本专利技术的技术方案的晶硅锭的晶体生长方法，通过多晶硅锭顶部中央区域的温度控制点来控制多晶硅锭炉的加热器的加热功率，从生长开始时至透顶完成时将TCl维持在恒定值，也就是将加热器的加热功率更稳定地控制在一个恒定值，从而能够减小多晶硅锭生长过程中竖直方向上的温度梯度，使硅锭的生长速度更加平稳，进而使硅锭内部杂质更均匀地向液相分凝，能够有效地降低硅锭的晶体内部的缺陷密度，提升多晶硅锭的整体品质，从而由多晶硅锭制作的单个电池片的电池效率以及高效电池片的整体比例均得到提升。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图I示出了本专利技术实施例I的多晶硅锭的生长速率曲线；以及图2示出了对比例的多晶硅锭的生长速率曲线。 具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本专利技术，而不能限制本专利技术，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本专利技术中所提到的技术术语“透顶”的含义是多晶硅锭生长工艺采用定向固化生长，即由硅锭底部逐渐结晶，竖直向上生长。同一水平面上，由于硅锭中间部分温度较低，故先结晶，因而中间部分生长速度较快，当硅锭顶部中央区域先凝固成固体时，称为“透顶”。本专利技术中所提到的技术术语“长角”的含义是当硅锭顶部中央区域先凝固成固体后，角部还有未凝固的液相，硅锭继续由顶部中央区域逐渐向角部结晶，最终液态硅全部凝结成固态硅，称为“长角”。在本专利技术典型的实施方式中，多晶硅锭的晶体生长方法包括加热阶段、熔化阶段、生长阶段、退火阶段和冷却阶段，其中，在生长阶段，从生长开始时至透顶完成时，将多晶铸锭的顶部中央区域温度TCl维持在恒定值。上述的温度TCl为多晶硅锭顶部中央区域的温度控制点的温度测量值，通过该温度控制点来控制多晶硅锭炉的加热器的加热功率，从生长开始时至透顶完成时将TCl维持在恒定值，也就是将加热器的加热功率更稳定地控制在一个恒定值，这相比较于现有技术中采用厂家原始工艺配方的生长过程中TCl不恒定导致加热功率变化较大的情况，具有明显优势，即能够减小多晶硅锭生长过程中竖直方向上的温度梯度，使硅锭的生长速度更加平稳，进而使硅锭内部杂质更均匀地向液相分凝，能够有效地降低硅锭的晶体内部的缺陷密度，提升多晶硅锭的整体品质，从而由多晶硅锭制作的单个电池片的电池效率以及高效电池片的整体比例均得到提升。在本专利技术优选的实施方式中，上述TCl维持在的恒定值为1390 1430°C范围内的任意一个温度值；进一步优选地，该恒定值为1420°C。将TCl维持在上述的恒定值，多晶硅锭的生长效果更佳。在本专利技术优选的实施方式中，从透顶完成时至长角完成时，顶部中央区域温度(TCl)的变化量< 5°C。在多晶硅锭的生长过程中，透顶完成时，硅锭的主体大部分已经基本长成，最后达到硅锭整体完全长成的长角过程的温度和加热功率控制可以略微放宽，优选从透顶完成时至长角完成时TCl的变化量控制在5°C以内，可以进一步提高多晶硅锭的整体长成效果。进一步优选地，在生长阶段，从生长开始时至透顶完成时，将TCl维持在1420°C ；从透顶完成时至长角完成时，TCl从1420°C变化到1415°C。将在生长过程中的TCl变化控制在上述范围，多晶硅锭的生长效果更佳。在本专利技术优选的实施方式中，通过软件程序控制驱动模块实现硬件运行，来达到控制顶部中央区域温度(TCl)的变化，即控制加热器的加热功率变化的效果。通常采用PLC铸锭炉自动控制软件来实现温度和加热功率的自动化控制，采用该软件控制晶体生长过程的温度，自动化程度高，有利于工业化生产。下面将结合实施例进一步说明本专利技术的有益效果。实施例I采用多晶铸锭炉，使用定向固化生长的方法生产多晶硅锭，包括加热阶段、熔化阶段、生长阶段、退火阶段和冷却阶段。生长阶段的工艺配方如表I所示，其中，G6阶段结束时，透顶完成；G7阶段结束时，长角完成。表I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅锭的晶体生长方法，包括加热阶段、熔化阶段、生长阶段、退火阶段和冷却阶段，其特征在于，在所述生长阶段，从生长开始时至透顶完成时，将所述多晶铸锭的顶部中央区域温度（TC1）维持在恒定值。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅锭的晶体生长方法，包括加热阶段、熔化阶段、生长阶段、退火阶段和冷却阶段，其特征在于，在所述生长阶段，从生长开始时至透顶完成时，将所述多晶铸锭的顶部中央区域温度(TCl)维持在恒定值。2.根据权利要求I所述的晶体生长方法，其特征在于，所述恒定值为1390 1430°C范围内的任意一个温度值。3.根据权利要求2所述的晶体生长方法，其特征在于，所述恒定值为1420°C。4.根据权利要求I所述的晶体生长方法，其特征在于，在所述生长阶段...

【专利技术属性】
技术研发人员：张任远，刘磊，高文宽，潘明翠，吴萌萌，
申请(专利权)人：英利集团有限公司，
类型：发明
国别省市：