[发明专利]一种高稳定性多晶硅铸锭方法

说明书

本发明提供一种高稳定性多晶硅铸锭方法，涉及多晶硅铸锭技术领域。所述高稳定性多晶硅铸锭方法包括：坩埚的准备、坩埚预热、多晶硅原料热融、长晶、退火、二次退火等步骤。本发明克服了现有技术的不足，提高了多晶硅铸锭的稳定性，减少产品内应力，并且采用精准的温度控制降低产品的杂质，增强生产效益。

技术领域

本发明涉及多晶硅铸锭技术领域，具体涉及一种高稳定性多晶硅铸锭方法。

背景技术

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。光伏硅片是生产太阳能电池和组件的基本材料，用于生产光伏硅片的多晶硅纯度必须在6N级以上(即非硅杂质总含量在1ppm以下)，否则光伏电池的性能将受到很大的负面影响。近几年，多晶硅片生产技术有了显著进步，多晶铸锭技术已从G4(每个硅锭重约270公斤，可切4×4＝16个硅方)进步到G5(5×5＝25个硅方)，然后又进步到G6(6×6＝36个硅方)。并且，所生产多晶硅铸锭的单位体积逐步增大，成品率增加，且单位体积多晶硅铸锭的制造成本逐步降低。

多晶硅原料的提纯工艺目前主要依赖以下几种工艺：西门子法、硅烷法、气体流化床法和冶金法。以上几种方法都会涉及到多晶硅最终的铸锭工艺，铸锭过程主要分为六个阶段，包括装料抽真空、熔化保温、长晶、退火、降温和开方。目前实际生产过程中由于铸造多晶硅中存在高密度的结构缺陷和杂质浓度，会对太阳电池片的转换效率产生影响。并且由于温度变化和退火方式会造成晶体有几率形成裂痕，影响产品的稳定性。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种高稳定性多晶硅铸锭方法，提高了多晶硅铸锭的稳定性，减少产品内应力，并且采用精准的温度控制降低产品的杂质，增强生产效益。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种高稳定性多晶硅铸锭方法，所述多晶硅铸锭方法包括以下步骤：

(1)坩埚的准备：选取干净无裂缝的石英坩埚，并在石英坩埚底部和侧边涂覆涂层后备用；

(2)坩埚预热：将多晶硅原料加入到石英坩埚中，再将石英坩埚和多晶硅原料进行预热后放入铸锭炉中进行抽真空检漏，再将铸锭炉缓慢升温至1000-1200℃，静置一段时间；

(3)多晶硅原料热融：向坩埚内通入氩气保护后将上述铸锭炉进行快速升温至1620-1650℃，保温热融一段时间；

(4)长晶：将铸锭炉降温至1450℃，保温一段时间后，继续缓慢降温至1400℃，此降温过程持续30-35h，直至长晶完全；

(5)退火：将上述长晶完全后的铸锭炉快速降温至1000-1150℃，继续保温一段时间；

(6)二次退火：将铸锭炉快速降温至800-820℃后继续缓慢降温至200-250℃，后常温冷却得加工成型的所述高稳定性多晶硅铸锭。

优选的，所述步骤(1)中坩埚的底部涂层厚度为0.8-1.2mm，侧边涂层厚度为2.5-3mm，且涂层需在150℃的温度下干燥处理。

优选的，所述步骤(2)中石英坩埚和多晶硅原料预热的温度为500℃，预热时间为40-60min，且铸锭炉缓慢升温至1000-1200℃的时间为1-1.5h，且保温静置时间为1-2h。

优选的，所述步骤(3)中快速升温至1620-1650℃的时间为2-3min，且保温热融的时间为2-3h。

优选的，所述步骤(4)中铸锭炉降温至1450℃时间为4-8h，保温时间为2-3h。

优选的，所述步骤(5)中快速降温至1000-1150℃的时间为8-10min，保温时间为2-3h。