[发明专利]一种硅料的铸锭方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅料的铸锭方法，特别是一种冶金级硅料的铸锭方法。

背景技术

在高速发展的光伏行业中，低成本一直是主要竞争点。目前晶体硅是最主要的太阳能电池材料。近年来，太阳能硅材料价格居高不下，且有逐步上升的趋势。

冶金级硅料其纯度介于工业硅和太阳能级硅之间，高纯度的冶金级硅通过铸锭、切片等加工可生产出符合要求的太阳能电池片。冶金级硅的生产技术在不断是深入，其产能也在不断扩大。对于冶金级硅的铸锭生产技术的也在不断的研究。利用低成本的冶金级硅和铸锭生产技术，可生产出多晶硅片，在降低成本的同时可满足市场的需求。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种硅料的铸锭方法，该方法易于操作、成本低，适合规模化生产，制备的硅锭收益率高，且其回收料可重复利用。

实现上述目的而采取的技术方案，包括

(1) 配料，按冶金级硅与太阳能级硅的重量比4：8备料，其中太阳能级硅中包含2-5%总重量的细碎硅料；

(2) 布料，将细碎太阳能级硅铺设在坩埚底部，将冶金级硅铺设在细碎硅料上面和坩埚侧面，形成“凹”形，在坩埚中间铺设剩余太阳能级硅料，并根据目标电阻率加入掺杂剂；

(3) 加热，将装有上述原料的坩埚置于铸锭炉中进行抽真空加热，分阶段升温使上部和四周的硅料熔化，至熔化后期延长熔化时间，使底部硅料全部熔化，然后进入长晶阶段；

(4) 长晶，在长晶阶段，分阶段降温，使晶体由下至上生长，待晶体长成后，经退火冷却得到硅锭。

与现有技术相比，本发明的优点在于，利用低成本的冶金级硅和太阳能级硅混合铸锭技术生长多晶硅，得到的硅锭有高的收益率，降低了生产成本；整个工艺在铸锭炉中进行，易操作，容易实现产业化。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1是本发明的工艺流程图。

图2为第一层冶金级硅的装料图。

图3为第二层冶金级硅的装料图。

图4为第三层冶金级硅的装料图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，包括

(1) 配料，按冶金级硅与太阳能级硅的重量比4：8备料，其中太阳能级硅中包含2-5%总重量的细碎硅料；

(2) 布料，将细碎太阳能级硅铺设在坩埚底部，将冶金级硅铺设在细碎硅料上面和坩埚侧面，形成“凹”形，在坩埚中间铺设剩余太阳能级硅料，并根据目标电阻率加入掺杂剂；

(3) 加热，将装有上述原料的坩埚置于铸锭炉中进行抽真空加热，分阶段升温使上部和四周的硅料熔化，至熔化后期延长熔化时间，使底部硅料全部熔化，然后进入长晶阶段；

(4) 长晶，在长晶阶段，分阶段降温，使晶体由下至上生长，待晶体长成后，经退火冷却得到硅锭。

所述太阳能级硅中的细碎硅料的最大尺寸为20mm。

所述的冶金级硅为长条形状，最少两个面平整，可稳定与底面及顶部冶金级硅相接触，底层与上层的冶金级硅之间的布置角度为90度，共计铺设三层冶金级硅，冶金级硅之间和冶金级硅与坩埚之间留有2～5cm间隙。

所述的加热工艺中硅料熔化温度为1410～1600℃。

所述的长晶工艺，先快速降温到1410～1500℃，同时将隔热笼以选定速度打开，底部散热实现定向凝固，控制长晶速率1.0～1.2cm/h，使晶体由下至上稳定生长。

所述的掺杂剂为硼、稼或磷，掺杂后的目标电阻率为1.0～3.0Ω·cm。

实施例

包含以下步骤：

（1）计算冶金级硅和太阳能级硅混合的比例；

（2）将细碎太阳能级硅铺设在坩埚底部，将冶金级硅铺设在细碎硅料上面和坩埚侧面，形成“凹”形，在坩埚中间铺设剩余太阳能级硅料，并根据目标电阻率加入掺杂剂；

（3）将装有上述原料的坩埚置于铸锭炉中进行抽真空加热，分阶段升温使上部和四周的硅料熔化，至熔化后期延长熔化时间，使底部硅料全部熔化，然后进入长晶阶段；

（4）在长晶阶段，分阶段降温，以一定长晶速率使晶体由下至上生长，待晶体长成后，经退火冷却得到硅锭；

（5）将硅锭后续处理得到用于制作太阳能电池的硅片。

在上述步骤中：

步骤(1)中所述冶金级硅和太阳能级硅的重量比为4：8之间。

步骤(1)中所述的太阳能级硅中应包含一定量的细碎硅料，细碎硅料的最大尺寸为20mm。