[发明专利]一种利用八边形铸锭热场铸造单晶的方法及铸造单晶硅锭

说明书

本发明涉及一种利用八边形的晶硅铸锭的热场结构铸造单晶硅锭的方法及制得的铸造单晶硅锭，热场结构包括炉体、设置在所述炉体内的八边形的坩埚，所述坩埚外设置有护板、加热系统和保温系统，所述炉体还设有支撑所述坩埚和护板的导热块，所述方法利用上述热场结构制备铸造单晶硅锭，采用该八边形热场结构，可在同样规格的炉体内提高装料量，且热场内部的温度更加均匀，同时改善了边角硅锭质量，提升了铸造单晶硅锭的良率。

技术领域

本发明涉及硅锭制备领域，特别是涉及一种利用八边形铸锭热场结构铸造单晶硅锭的方法，还提出一种由该方法制得的铸造单晶硅锭。

背景技术

目前随着光伏市场对于硅片转换效率要求越来越高，对于硅片成本要求越来越低，大投料量的定向凝固铸锭炉为满足市场需求应运而生。随着铸锭热场和坩埚尺寸增大，单台铸锭炉的产能将大幅增加，提高了硅锭成品率，降低了生产成本。

对于铸锭炉来说，由于坩埚和热场均为正方形，铸锭炉的炉腔内为圆形空间，圆柱型炉腔内的圆形空间限制了坩埚和热场的径向尺寸的扩大，引起坩埚内中心区域与边缘的温差较大，受热场边界效应影响大，铸造单晶的边角锭易生成多晶，引起单晶区域面积减小，硅锭的成品率降低。

发明内容

基于此，为了提高铸造单晶硅锭的成品率，提供一种适用于大投料量铸造单晶的制备方法。

本发明提供一种利用八边形晶硅铸锭热场铸造单晶硅锭的方法，

所述热场结构包括：炉体、设置在所述炉体内的八边形的坩埚，所述坩埚外设置有护板、加热系统和保温系统，所述炉体还设有支撑所述坩埚和护板的导热块；所述方法包括以下步骤：

在所述坩埚的底部铺设单晶籽晶，形成籽晶层；

在所述籽晶层上装载固体硅料，对所述坩埚进行加热使得所述固体硅料熔化，控制所述坩埚内的温度，使所述籽晶层不完全熔化；

控制所述坩埚内的温度，沿垂直于坩埚底部的方向形成由下向上逐步升高的温度梯度，使熔化的硅液在中心区域沿所述单晶籽晶的晶向定向凝固，得到铸造单晶硅锭。

上述方法,利用八边形的坩埚采用铸造法铸造单晶硅锭，该八边形的坩埚较四边形的坩埚，由于减小了对角线长度，同样规格的炉体可以放下更大尺寸的坩埚，可以提高装料量，提高产能，降低能耗；同时增大了热场尺寸，对坩埚内部的加热更加均匀，改善边角硅锭质量，从而避免角锭的产生，提升了硅锭整体的良率和质量。

在其中一个实施例中，所述坩埚的侧壁包括互相间隔设置且相连的四个长侧壁和四个短侧壁，所述长侧壁和短侧壁围成八边形；所述护板，紧密贴合在所述坩埚的四周，所述护板包括互相间隔设置的四个侧护板和四个角护板，其中所述侧护板贴合于所述坩埚的长侧壁，所述角护板贴合于所述坩埚的短侧壁，其中所述角护板为碳碳复合材料；所述保温系统，包围所述坩埚的顶部、四周和底部；所述加热系统，位于所述保温系统内，环绕所述坩埚一周，用以加热坩埚内的硅料；所述导热块，位于所述保温系统内，并支撑所述坩埚和护板。

在其中一个实施例中，所述加热系统包括设置于所述坩埚上方的顶部加热器，及设置于所述护板外周的侧部加热器，所述侧部加热器包括互相间隔设置的四个侧面加热器和四个角部加热器，所述侧面加热器和角部加热器围成八边形。

在其中一个实施例中，所述侧面加热器和角部加热器之间通过螺杆和螺母固定连接。

在其中一个实施例中，所述保温系统包括设置于所述顶部加热器的上方的顶部保温层、环绕所述侧部加热器的侧部保温层，及设置于所述坩埚的下方的底部保温层，所述顶部保温层、侧部保温层和底部保温层组合成封闭空间。

在其中一个实施例中，所述侧部保温层的形状与所述坩埚的形状相匹配。

在其中一个实施例中，所述角护板与侧部保温层相对的表面具有凹凸结构。