[发明专利]一种降低阴影和硬质点的多晶硅铸锭热场结构及方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池多晶硅铸锭技术领域，涉及一种降低阴影和硬质点的多晶硅铸锭热场结构及方法。

背景技术

太阳能电池作为可再生的环保能源已经越来越受到人们的关注，与其相关的生产工艺及生产设备也得到了迅猛的发展。其中，用于制造多晶硅锭的多晶铸锭炉备受人们的关注。多晶铸锭炉大多采用定向凝固法生长硅晶体，其原理是：将一定纯度的多晶硅原料放置在石英陶瓷坩埚中，经特定的热场结构系统，加热至完全熔化；然后打开隔热笼从坩埚的底部开始冷却，硅溶液在坩埚底部开始结晶，逐渐向上生长(凝固)；完成生长过程后，通常会将隔热笼重新闭合，并将多晶铸锭保温一段时间退火后冷却。目前，多晶铸锭炉已经450kg炉型转向了680kg炉型和800kg炉型，并进一步向更高容量的炉型发展。800kg炉型采用的是G6坩埚（开方出26个156mm×156mm的小方锭），450kg炉型和680kg炉型用的是G5坩埚（开方出25个156mm×156mm的小方锭）。与450kg炉型相比，680kg炉型容量的增加，原有的铸锭方法往往在硅锭里产生一些阴影和硬质点，严重地降低了硅锭的产品良率。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，改善原有的铸锭方法，降低硅锭中的阴影和硬质点，以提高硅锭的产品良率。提供了一种降低阴影和硬质点的多晶硅铸锭热场结构及方法。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述降低阴影和硬质点的多晶硅铸锭热场结构包括隔热笼；所述隔热笼内设有底座；所述底座上设有石墨块；所述石墨块上设有由石墨护板包裹的坩埚；所述坩埚上方设有顶部加热器，坩埚四周环设有侧部加热器；所述侧部加热器的高度b为380～420mm；所述顶部加热器与侧部加热器顶端的垂直距离a为180～200mm。

其中，所述坩埚为G5加高坩埚，其高度为550～650mm；所述隔热笼底部设有冷却管。

利用上述热场结构降低阴影和硬质点的多晶硅铸锭方法，所述方法是将硅料放入坩埚中铸锭，投料量为580～680kg；铸锭工艺中长晶各阶段的参数如下，且隔热笼在每个阶段提升： 

G1阶段：长晶时间为0.5～1.5h、温度设定值为1430～1440℃、隔热笼提升5～8cm；

G2阶段：长晶时间为2～5h、温度设定值为1430～1440℃、隔热笼提升7～10cm；

G3阶段：长晶时间为5～6h、温度设定值为1428～1436℃、隔热笼提升9～12cm；

G4阶段：长晶时间为0.5～1.5h、温度设定值为1426～1432℃、隔热笼提升11～14cm；

G5阶段：长晶时间为03～5h、温度设定值为1422～1430℃、隔热笼提升14～17cm；

G6阶段：长晶时间为4～6h、温度设定值为1412～1420℃、隔热笼提升17～20cm；

G7阶段：长晶时间为4～6h、温度设定值为1404～1410℃、隔热笼提升19～21cm；

G8阶段：长晶时间为9～13h、温度设定值为1400～1408℃、隔热笼提升19～21cm；

G9阶段：长晶时间为3～5h、温度设定值为1396～1405℃、隔热笼提升19～21cm。适用于DSS680多晶铸锭炉。

由于坩埚高度和投料量的增加，原来的铸锭方法容易使硅锭中产生阴影和硬质点，本发明通过调整顶部加热器的距离和侧部加热器的高度，以及调节生长过程各个参数包括长晶时间、温度设定值、隔热笼提升值值等，来抑制硅锭中的阴影和硬质点的产生，提高硅锭的产品良率。闭合隔热笼后，经加热、熔化、生长、退火和冷却过程，生产一个完整的硅锭。

通过实验和生产，本发明能有效地抑制硅锭中微晶和硬质点的形成，提高硅锭的产品良率。在多次的实验和实际生产中，基本上未发现阴影或是少量的阴影出现在硅锭的头尾截断区，同时也很少出现硬质点或是硬质点总是在50mm以内，硅锭的产品良率基本上保持在70%以上。

附图说明

图1为本发明的热场结构结构示意图。

图中：1-隔热笼；2-顶部加热器；3-侧部加热器；4-石墨护板；5-坩埚；6-硅料；7-冷却管；8-石墨块；9-底座。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

实施例1