[发明专利]一种硅粉提纯用铸锭方法

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅铸锭技术领域，尤其是涉及一种硅粉提纯用铸锭方法。

背景技术

随着技术进步与产业化的发展，光伏发电作为一种理想的替代能源逐渐扩大市场份额。并且，光伏发电是当前最重要的清洁能源之一，具有极大的发展潜力。制约光伏行业发展的关键因素，一方面是光电转化效率低，另一方面是成本偏高，其中晶体硅材料成本约占整体光伏电池片成本的30%，如何进一步降低成本、减少浪费和提升品质一直是市场的迫切要求。

硅粉作为一种多晶硅制备过程中的附加产物，相对原生多晶硅而言，硅粉具有低密度、较高的杂质比例、加工难度大等特点，因此其利用率低，不被作为铸锭原料。但由于硅粉的成本很低，如能有效利用就可变废为宝。因而，现如今缺少一种方法步骤简单、实现方便且使用效果好的硅粉提纯用铸锭方法，其能使用低成本硅粉制成高转换效率铸锭产品，达到减少浪费、降低成本的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种硅粉提纯用铸锭方法，其方法步骤简单、设计合理、实现方便且易于掌握、使用效果好，能使用低成本硅粉制成高转换效率铸锭产品，达到减少浪费、降低成本的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种硅粉提纯用铸锭方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、装料：将用硅粉压制成型的硅饼装入坩埚内作为铸锭用硅料；

步骤二、预热：采用铸锭炉对装于坩埚内的硅料进行预热，并将所述铸锭炉的加热温度逐步提升至T1；预热时间为6h～10h，其中T1=1165℃～1185℃；

步骤三、熔化：采用所述铸锭炉对装于坩埚内的硅料进行熔化，直至坩埚内的硅料全部熔化，且熔化过程如下：

第1步、保温：将所述铸锭炉的加热温度控制在T1，并保温0.4h～0.6h；

第2步至第5步、升温及加压：由先至后分四步将所述铸锭炉的加热温度由T1逐渐提升至T2，升温时间为0.4h～0.6h；升温过程中向所述铸锭炉内充入惰性气体并将所述铸锭炉的气压逐步提升至Q1；其中，T2=1190℃～1210℃；

第6步、第一次升温及保压：将所述铸锭炉的加热温度由T2逐渐提升至T3且升温时间为3h～8h，升温过程中所述铸锭炉内气压保持在Q1；其中，T3=1440℃～1460℃；

第7步：第二次升温及保压：将所述铸锭炉的加热温度由T3逐渐提升至T4且升温时间为3h～8h，升温过程中所述铸锭炉内气压保持在Q1；其中，T4=1490℃～1510℃；

第8步、第三次升温及保压：将所述铸锭炉的加热温度由T4逐渐提升至T5且升温时间为3h～8h，升温过程中所述铸锭炉内气压保持在Q1；其中，T5=1540℃～1560℃；

第9步、保温：将所述铸锭炉的加热温度控制在T5，并保温3.5h～4.5h；保温过程中，所述铸锭炉内气压保持在Q1；

第10步、持续保温：将所述铸锭炉的加热温度控制在T5，并保温4h～8h，直至坩埚内的硅料全部熔化；保温过程中，所述铸锭炉内气压保持在Q1；

步骤四、长晶：将所述铸锭炉的加热温度由T5逐渐降至T6后进行定向凝固，直至完成长晶过程；其中T6为多晶硅结晶温度且T6=1420℃～1440℃；

步骤五、退火及冷却：步骤四中长晶过程完成后，进行退火与冷却，并获得提纯后的多晶硅铸锭。

上述一种硅粉提纯用铸锭方法，其特征是：第6步、第7步和第8步中升温时间均为5h～8h；步骤一中所述铸锭炉为G5型铸锭炉。

上述一种硅粉提纯用铸锭方法，其特征是：步骤一中装料完成后，所述坩埚内的装料结构包括填装于所述坩埚内的硅饼、垫装于所述坩埚的内侧壁与硅饼之间的一层由块状多晶硅拼装形成的护边和盖装在硅饼上的一层由块状多晶硅拼装形成的盖顶，所述盖顶位于护边内；装料完成后，所述坩埚内的硅料包括硅饼、护边和盖顶。

上述一种硅粉提纯用铸锭方法，其特征是：步骤一中进行装料之前，需先在所述坩埚底部平铺一层20mm～30mm厚的碎硅片，并形成碎硅片铺装层；装料完成后，所述坩埚内的硅料包括硅饼、护边、盖顶和碎硅片铺装层；第10步中保留所述碎硅片铺装层中5mm～20mm厚的碎硅片不熔化。

上述一种硅粉提纯用铸锭方法，其特征是：所述坩埚内硅料的总重量为W1，所述坩埚内所装硅饼的总重量为W2，其中

上述一种硅粉提纯用铸锭方法，其特征是：步骤四中进行长晶时，过程如下：