CN102185017A - 一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法 - Google Patents

一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法，包括多晶硅原料的选取、坩埚的喷涂及烘烤、装料、定向长晶、线切割、检测及切除不达标部分、磨光、倒角、切片，从而完成产品的加工。本发明具有工艺科学，流程连续，节约能源，减轻污染，生产安全，产品质量稳定可靠等显著优点。

Description

一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法
技术领域
本发明涉及多晶硅领域，尤其涉及一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法。
背景技术
能源供应与能源安全已经成为世界各国未来发展战略重要组成部分，太阳能是用之不尽、取之不竭清洁无污染的新能源，各国纷纷不遗余力地研究发展其利用技术。太阳能光伏发电技术是太阳能利用中的重要方向之一，目前光伏发电技术逐步成熟，太阳能光伏发电应用也在蓬勃发展，但是，太阳能级多晶硅原料供应严重不足已经成为太阳能光伏发电应用发展的瓶颈。
为解决太阳能级多晶硅供应问题，世界各国在此领域展开了激烈的竞争，研究队伍持续组建、研究经费不断投入、情报刺探活动极其频繁。目前，已有的西门子工艺、改良西门子工艺、硅烷裂解工艺三大太阳能级多晶硅制造技术都掌握在美国、日本、德国手中。我国在太阳能多晶硅领域的科研攻关已经开展多年，也已经逐渐掌握了国外第一代或第二代西门子工艺、改良西门子工艺、硅烷裂解工艺。但是阻止太阳能光伏发电应用的另一个主要因素是太阳能多晶硅的生产成本，西门子工艺、改良西门子工艺、硅烷裂解工艺生产的多晶硅成本很高，即便是美国、日本、德国先进生产技术。因此，寻求一种低成本高产量的太阳能多晶硅生产技术已成为世界各国争夺的焦点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种加工工艺简单、操作方便、大幅度降低生产成本的制备太阳能电池级多晶硅产品的方法。
为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法，包括如下步骤：
步骤1、选取多晶硅原料；
步骤2、在坩埚内壁喷涂氮化硅溶液；
步骤3、将喷涂好的坩埚放入烘箱中烧结；
步骤4、将准备好的多晶硅原料装入坩埚中；
步骤5、将装好的坩埚放入定向长晶装置中进行加热至1400℃-1500℃，使多晶硅原料熔化成液态，保持一个稳定的温度梯度，定向长晶，然后退火、冷却，凝固成型多晶硅锭，炉外冷却，整个过程48小时；
步骤6、将多晶硅锭粘接在晶托上，装入切割机床，设置切割参数，对多晶硅锭进行切割，将多晶硅切割成大小相等的25块；
步骤7、通过检测装置检测切割后的多晶硅块，在不达标的部位划线，放入截断机截断，切除不达标部分；
步骤8、将截断后的多晶硅块表面磨光，然后用倒角机进行倒角；
步骤9、将倒角后的多晶硅块切片。
根据本发明的另一个实施例，一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法进一步包括选用纯度为99.99999％的多晶硅原料。
根据本发明的另一个实施例，一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法进一步包括所述步骤2包括五步：第一步，常温-800℃，时间为2.5-3.5小时；第二步800℃-1100℃，时间为3-5小时；第三步，1000℃-1200℃，恒温4-6小时，第四步1100℃-800℃，时间为3.5-4.5小时；第五步，开炉自然冷却。
根据本发明的另一个实施例，一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法进一步包括所述氮化硅溶液为氮化硅粉末和纯水的混合溶液。
根据本发明的另一个实施例，一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法进一步包括所述切割参数包括：工作台速度、线速度、流量、张力和回线率。
根据本发明的另一个实施例，一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法进一步包括所述多晶硅锭通过聚氨酯发泡填缝剂粘连在晶托上。
本发明与传统的多晶硅生产方法相比，具有工艺科学，流程连续，节约能源，减轻污染，生产安全，产品质量稳定可靠等显著优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
步骤1、选取多晶硅原料：选用纯度为99.99999％的多晶硅原料；
步骤2、在坩埚内壁喷涂氮化硅溶液，所述氮化硅溶液为氮化硅粉末和纯水的混合溶液；
步骤3、将喷涂好的坩埚放入烘箱中烧结，包括五步：第一步，常温-800℃，时间为2.5-3.5小时；第二步800℃-1100℃，时间为3-5小时；第三步，1000℃-1200℃，恒温4-6小时，第四步1100℃-800℃，时间为3.5-4.5小时；第五步，开炉自然冷却。
步骤4、将准备好的多晶硅原料装入坩埚中；
步骤5、将装好的坩埚放入定向长晶装置中进行加热至1400℃-1500℃，使多晶硅原料熔化成液态，保持一个稳定的温度梯度，定向长晶，然后退火、冷却，凝固成型多晶硅锭，炉外冷却，整个过程48小时；
步骤6、将多晶硅锭通过聚氨酯发泡填缝剂粘连在晶托上，装入切割机床，设置切割参数：工作台速度为2000-2400/min，线速度为13-15m/s，流量为120-140kg/min，张力为80-100N，回线率为99-99.4％，然后对多晶硅锭进行切割，将多晶硅切割成大小相等的25块；
步骤7、通过检测装置检测切割后的多晶硅块，在不达标的部位划线，放入截断机截断，切除不达标部分；
步骤8、将截断后的多晶硅块表面磨光，然后用倒角机进行倒角；
步骤9、将倒角后的多晶硅块切片，完成产品的加工。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、选取多晶硅原料；
步骤2、在坩埚内壁喷涂氮化硅溶液；
步骤3、将喷涂好的坩埚放入烘箱中烧结；
步骤4、将准备好的多晶硅原料装入坩埚中；
步骤5、将装好的坩埚放入定向长晶装置中进行加热至1400℃-1500℃，使多晶硅原料熔化成液态，保持一个稳定的温度梯度，定向长晶，然后退火、冷却，凝固成型多晶硅锭，炉外冷却，整个过程为48-60小时；
步骤6、将多晶硅锭粘接在晶托上，装入切割机床，设置切割参数，对多晶硅锭进行切割，将多晶硅切割成大小相等的25块；
步骤7、通过检测装置检测切割后的多晶硅块，在不达标的部位划线，放入截断机截断，切除不达标部分；
步骤8、将截断后的多晶硅块表面磨光，然后用倒角机进行倒角；
步骤9、将倒角后的多晶硅块切片。
2.如权利要求1所述的一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法，其特征在于：选用纯度为99.99999％的多晶硅原料。
3.如权利要求1所述的一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法，其特征在于：所述步骤3包括五步：第一步，常温-800℃，时间为2.5-3.5小时；第二步800℃-1100℃，时间为3-5小时；第三步，1000℃-1200℃，恒温4-6小时，第四步1100℃-800℃，时间为3.5-4.5小时；第五步，开炉自然冷却。
4.如权利要求1所述的一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法，其特征在于：所述氮化硅溶液为氮化硅粉末和纯水的混合溶液。
5.如权利要求1所述的一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法，其特征在于：所述切割参数包括：工作台速度、线速度、流量、张力和回线率。
6.如权利要求1所述的一种制备太阳能电池级多晶硅产品的方法，其特征在于：所述多晶硅锭通过聚氨酯发泡填缝剂粘连在晶托上。
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