[发明专利]多晶硅的结晶工艺和多晶硅的铸锭工艺

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地，涉及一种多晶硅的结晶工艺和多晶硅的铸锭工艺。

背景技术

随着光伏行业的迅速发展，多晶硅铸锭炉因其产能高、生产的产品（多晶硅锭和类单晶硅锭）质量稳定性高等特点，在光伏发电行业得到广泛应用。

多晶硅的铸锭工艺包括：加热、熔化、结晶（定向结晶）、退火、冷却五个工艺步骤。高纯多晶硅料放置在铸锭炉的石英坩埚内，经过上述的工艺步骤，最终生长成用于生产太阳能电池片所需的多晶硅锭。

现有技术中生产多晶硅锭时，当硅料处于熔化阶段时，需要等待硅料完全熔化成液态硅后，再进行结晶的工艺步骤。当铸锭炉内底部温度降低至1400摄氏度以下时，液态硅才开始进入结晶生长过程，而此时铸锭炉内的液态硅的整体温度较高、存在较多的潜热，因而使得多晶硅锭的结晶速度缓慢，且存在结晶后再次熔化的现象。同时，由于每台铸锭炉内液态硅所含的潜热不一致，因而导致液态硅的结晶速度不稳定、结晶稳定性差，使得多晶硅锭制成的太阳能电池片的性能存在差异。

发明内容

本发明旨在提供一种多晶硅的结晶工艺和多晶硅的铸锭工艺，以解决现有技术中液态硅结晶速度不稳定、结晶稳定性差的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种多晶硅的结晶工艺，结晶工艺包括：当硅料处于固态硅与液态硅的共存物的状态时，保持铸锭炉内顶部的温度，以继续熔化固态硅，并逐步降低铸锭炉内底部的温度，以使液态硅再结晶形成多晶硅锭。

进一步地，固态硅与液态硅的比值区间为

进一步地，铸锭炉内的加热器恒温加热，以保持铸锭炉内顶部的温度。

进一步地，逐步增大铸锭炉内底部的散热窗口的开度，以逐步降低铸锭炉内底部的温度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种多晶硅的铸锭工艺，包括：步骤S1：将硅料放置在铸锭炉的坩埚内，通过加热器对硅料进行加热；步骤S2：逐步提高加热器的加热温度，直至硅料形成固态硅与液态硅的共存物为止；步骤S3：固态硅与液态硅分层，且固态硅位于液态硅的上层；步骤S4：根据上述的结晶工艺，对固态硅与液态硅的共存物进行结晶处理，以形成多晶硅锭；步骤S5：对多晶硅锭进行后处理。

进一步地，在步骤S1中将铸锭炉的炉温提升至第一温度，并保持铸锭炉内底部的散热窗口呈关闭状态。

进一步地，步骤S2还包括：步骤S21：将铸锭炉的炉温由第一温度提升至第二温度，并保持铸锭炉内底部的散热窗口呈关闭状态；步骤S22：将铸锭炉的炉温由第二温度提升至第三温度，并继续保持铸锭炉内底部的散热窗口呈关闭状态。

进一步地，在步骤S3中保持铸锭炉的炉温为第三温度，并继续保持铸锭炉内底部的散热窗口呈关闭状态。

进一步地，步骤S5包括步骤S51：降低铸锭炉的炉温，并关闭铸锭炉内底部的散热窗口，使铸锭炉的底部温度升高，以消除多晶硅锭的内应力。

进一步地，步骤S5还包括在步骤S51之后的步骤S52：降低铸锭炉的炉温，以对多晶硅锭进行冷却，而后将多晶硅锭从铸锭炉内取出。

本发明中当硅料处于固态硅与液态硅的共存物的状态时，保持铸锭炉内顶部的温度，以继续熔化固态硅，并逐步降低铸锭炉内底部的温度，以使液态硅再结晶形成多晶硅锭。由于当硅料处于固液混合物状态时就对液态硅进行结晶处理，因而保证每台铸锭炉内的液态硅的温度基本一致，也就保证了液态硅所含的潜热一致，从而使液态硅的结晶速度稳定、提高了液态硅的结晶稳定性，进而提高了由多晶硅锭制成的太阳能电池片的性能。同时，本发明中的多晶硅的结晶工艺具有工艺简单、生产效率高的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明中的铸锭炉的结构示意图；

图2示意性示出了本发明中坩埚内固态硅与液态硅的共存物的示意图；

图3示意性示出了本发明中的多晶硅的铸锭工艺的流程图；以及

图4示意性示出了本发明中的坩埚内的温度梯度示意图。

图中附图标记：10、加热器；20、散热窗口；30、坩埚；40、隔热层；50、散热台；60、顶部测温点；70、底部测温点；80、固液面；81、第一温度梯度；82、第二温度梯度。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。