[发明专利]一种多晶铸锭炉及用其生长类单晶硅锭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及类单晶硅锭生产技术领域，特别涉及一种多晶铸锭炉及用其生长类单晶硅锭的方法。

背景技术

光伏发电直接利用太阳光照的能量发电，是一种重要的可再生能源。多晶硅铸锭炉是光伏工业的主要生产设备之一。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。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铸锭炉系统和多晶硅锭的铸造方法做出改进，并研究出了类单晶生长技术，即为准单晶。运用类单晶技术，可以使用多晶硅铸锭炉生产质量接近于单晶硅片的类单晶硅片。使用此种硅片生产的太阳能电池光电转换效率比用普通多晶硅片生产的电池更高。

现有的多晶硅铸锭技术最大可生长约1000mm长*1000mm宽，高度在200至400mm的多晶硅锭，可切割成6*6＝36块标准小锭(156mm长及156mm宽)，生产效率较低。生产类单晶时，由于坩埚边壁的籽晶生成作用，靠近坩埚边壁的部分常常容易长成多晶，而中心部位则容易长成类单晶，导致类单晶的成品率较低，同时坩埚中所含的杂质也对硅锭造成了一定的污染，影响硅锭的平均质量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用多晶铸锭炉生产类单晶硅锭的方法，能够生产G7类单晶硅锭，可开成7*7＝49块156*156mm的子锭块，增加了类单晶的成品率，提高了生产效率，降低了太阳能电池的生产成本，并在此基础上提高了硅片的平均质量。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种用多晶铸锭炉生长类单晶硅锭的方法，其特征在于，包括：

1)将单晶籽晶紧密并均匀地铺设于坩埚底部，且所述单晶籽晶在水平方向的晶向一致，并在上面添加足量硅料及根据目标电阻率相配合的合金，将装有以上硅料的坩埚装入多晶铸锭炉内；

2)将所述多晶铸锭炉抽真空，开始加热并监测炉内的温度，当加热到规定温度1175-1550℃之间时，向所述多晶铸锭炉充入氩气；

3)当传感器探测到籽晶熔化到规定深度时，按预置温度降温至长晶温度1420-1480℃之间；

4)按照预先设定的温度及隔热笼的开启程度来控制长晶速度，同时打开所述容器四周的绝热体，并通过所述容器四周的水冷系统对所述容器进行冷却，形成垂直于容器底部的温度梯度，直至类单晶硅锭长成；

5)降温至400℃以内，冷却结束后，硅锭出炉。

优选的是，所述用多晶铸锭炉生长类单晶硅锭的方法中，所述步骤1)中添加的合金为硼或磷。

优选的是，所述用多晶铸锭炉生长类单晶硅锭的方法中，所述步骤1)中共计装料800-1500kg，所铸硅锭可开成7*7＝49块156mm*156mm的子锭块。

优选的是，所述用多晶铸锭炉生长类单晶硅锭的方法中，所述步骤1)中的目标电阻率一般控制在0.6-2.5Ω·cm。

优选的是，所述用多晶铸锭炉生长类单晶硅锭的方法中，所述步骤1)中的单晶为方单晶，且铺设时单晶在水平方向的晶向一致，铺设厚度为1-50mm均可。

优选的是，所述用多晶铸锭炉生长类单晶硅锭的方法中，所述步骤4)中还包括向所述多晶铸锭炉的顶端移动所述的隔热笼控制长晶速度。

优选的是，所述用多晶铸锭炉生长类单晶硅锭的方法中，所述步骤4)中控制硅料的长晶速度在0-45mm/h之间。

基于上述提供的用多晶铸锭炉生长类单晶硅锭的方法，本发明还提供了一种生长类单晶硅锭的多晶铸锭炉，所述的多晶铸锭炉的加热组件的厚度为5mm-30mm，热场空间设备可容纳坩埚，所装硅料重量800-1500kg。

本发明实施例所提供的技术方案，将一定尺寸的单晶籽晶紧密并均匀地铺设于坩埚底部，且所述单晶籽晶在水平方向的晶向一致，并在上面添加硅料及合金，共计装料800-1500kg，由籽晶引导单晶硅区域的生长，使生产出的多晶硅锭中包含连续大尺寸的单晶硅区域，即铸造出的多晶硅锭是由大部分与籽晶晶体学取向一致的单晶硅区域，以及少部分的多晶硅区域组成的。将此单晶硅锭经切方处理后，可得到7*7＝49块156mm*156mm的G7类单晶硅块，再将子锭块经检验，去头尾，切片等工序，可以得到G7类单晶硅片。

附图说明

图1为本发明所述的用多晶铸锭炉生长类单晶硅锭的方法流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明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的附图作简单的介绍。