CN102242390B - 铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法 - Google Patents

铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，涉及硅锭化料加热方法，铸锭炉从室温开始升温至预定的最高温度过程中，采用以下控制措施：a.在TC1≤1170摄氏度时，控制ΔT≤800摄氏度；b.在TC1达到＞1170摄氏度时，控制150摄氏度≤ΔT≤400摄氏度；c.当TC1达到预定的最高温度，进入抓晶种阶段。本发明的有益效果在于：通过本方法的运用，在加温过程中，控制温度梯度在陶瓷的材料所能承受的范围内，使晶种固化在炉底，不熔化或漂浮，坩埚不会因为承受过大热应力而开裂。确保生产安全，并可提高生产效益。

Description

铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法
技术领域
本发明涉及晶体生长领域，进一步涉及硅锭化料加热方法，具体是铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法。
背景技术
生产硅锭的方法有：CZ法生产单晶硅锭，铸锭法生产多晶硅锭，FZ法生产单晶硅锭、EFG生产硅带等方法。由于成本问题，目前太阳能电池片主要使用CZ法单晶硅片和铸造法多晶硅片。CZ法单晶硅由于制造成本是铸锭多晶硅的4～5倍，能耗上高出5～7倍，导致CZ单晶硅的市场份额越来越少。但由于铸锭法生产多晶硅锭，存在大量的位错、晶界，使得铸锭法多晶硅片制成的电池片，存在效率偏低的情况，一直使铸锭法多晶硅锭无法完全取代CZ单晶硅锭。
在国际上，跨国巨头BP公司对用铸锭炉生产类似单晶（准单晶）硅锭的工艺已开发多年，2010年被ALD收购，使得ALD多晶铸锭炉已经小规模开发出铸锭法生产类似单晶硅锭的设备和工艺。
目前，尚未见到在铸锭炉生长类似单晶（准单晶）过程中，针对铸造多晶炉内生产类似单晶（准单晶）化料加热方法的内容的公开报道或专利申请。如果没有良好化料加热方法，其一易引起坩埚开裂，引发安全事故：或形成炉体报废，无法生产；或者造成材料流失，形成浪费；或者损坏热场（加热器、保温层、石墨块等），破坏设备；其二易造成晶种熔化或漂浮，导致生长类似单晶的工艺失败。
发明内容
本发明的目的就是提供一种铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，在铸锭炉生长类似单晶（准单晶）过程中，采用该方法，将温度梯度控制在陶瓷的材料所能承受的范围内，坩埚不会因为承受过大热应力而开裂，且晶体不熔化或漂浮。
本发明的目的是通过以下方案实现的：由于铸锭炉生长晶体需要从底部开始生长，类似单晶的生长也只能从底部开始，这就要求在硅料熔化时，底部的晶种不能熔化或漂起。同时为了使晶种不熔化，必须保持炉底的晶种处于较低温度，而炉底较低温度的状态下，加热器必须保持1420摄氏度以上，这导致在加热过程中，陶瓷坩埚上承受很大的温度梯度，如果无法控制此温度梯度在坩埚陶瓷的材料所能承受的温度梯度以内，将会导致陶瓷坩埚开裂，引起漏硅，导致安全事故。也就无法生长类似单晶，导致整个工艺失败。 
为解决这一问题，通过控制炉内TC2（底部的导热块下的测温电偶温度值），执行化料加热工艺，使晶种固定在炉底而不漂起、不熔化，坩埚不出现开裂的情况。
具体方案是：
在铸锭炉生长类似单晶（准单晶）过程中，铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，其特征在于，铸锭炉从室温开始升温至预定的最高温度过程中，采用以下控制措施：
a在TC1（顶部的加热器附近的测温电偶的温度值）≤1170摄氏度时，控制ΔT≤800摄氏度；其中，ΔT=TC1（顶部的加热器附近的测温电偶的温度值）-TC2（底部的导热块下的测温电偶温度值）（ΔT即顶部的加热器附近的测温电偶的温度值与底部的导热块下的测温电偶温度值之差）；
b在TC1＞1170摄氏度时，控制150摄氏度≤ΔT≤400摄氏度；
c当TC1达到预定的最高温度，进入抓晶种阶段。
进一步：
其中，a在TC1≤1170摄氏度时，ΔT≤700摄氏度；
b在TC1＞1170摄氏度时，使170摄氏度≤ΔT≤380摄氏度。
再进一步：
其中，a在TC1≤1170摄氏度时，ΔT≤600摄氏度；
b在TC1＞1170摄氏度时，使190摄氏度≤ΔT≤360摄氏度。
所述预定的最高温度指1420～1600摄氏度，进一步所述预定的最高温度指1440～1580摄氏度，再进一步所述预定的最高温度指1460～1560摄氏度。
具体，最高温度还可以设定为1420～1440摄氏度，或1440～1460摄氏度，或1460～1480摄氏度，或1480～1500摄氏度，或1500～1520摄氏度，或1520～1550摄氏度，或1550～1580摄氏度，或1580～1600摄氏度。
所述的控制，指控制加热功率和加热时间，或控制加热温度和加热时间，或控制加热功率和加热时间以及隔热笼位置，或控制加热温度和加热时间以及隔热笼位置之一种。
本发明的有益效果在于：通过本方法的运用，在加温过程中，将温度梯度控制在坩埚陶瓷的材料所能承受的范围内，坩埚不会因为承受过大热应力而开裂。且使晶种固化在炉底，不熔化或漂浮。既确保生产安全，又可提高生产效益。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1： 
铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，在铸锭炉生长类似单晶（准单晶）过程中，铸锭炉从室温开始升温过程中，按要求进行以下控制：
a通过控制加热功率和加热时间，使ΔT=TC1-TC2在TC1≤1170摄氏度时，ΔT≤800摄氏度；也可以根据需要设置其它ΔT范围值。
b在TC1达到＞1170摄氏度时，通过控制加热功率和加热时间以及隔热笼位置，使150摄氏度≤ΔT≤400摄氏度；也可以根据需要设置其它ΔT范围值。
c当TC1达到预定的最高温度，进入抓晶种阶段。
其中，所述预定的最高温度指1420～1440摄氏度（如1420摄氏度）。
实施例2： 
铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，在铸锭炉生长类似单晶（准单晶）过程中，铸锭炉从室温开始升温过程中，按要求进行以下控制：
a通过控制加热功率和加热时间，使ΔT=TC1-TC2在TC1≤1170摄氏度时，ΔT≤700摄氏度；也可以根据需要设置其它ΔT范围值。
b在TC1达到＞1170摄氏度时，通过控制加热功率和加热时间以及隔热笼位置，使170摄氏度≤ΔT≤380摄氏度；也可以根据需要设置其它ΔT范围值。
c当TC1达到预定的最高温度，进入抓晶种阶段。
其中，所述预定的最高温度指1580～1600摄氏度（如1600摄氏度）。
实施例3： 
铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，在铸锭炉生长类似单晶（准单晶）过程中，铸锭炉从室温开始升温过程中，按要求进行以下控制：
a通过控制加热功率和加热时间，使ΔT=TC1-TC2在TC1≤1170摄氏度时，ΔT≤600摄氏度。也可以根据需要设置其它ΔT范围值。
b在TC1达到＞1170摄氏度时，通过控制加热功率和加热时间以及隔热笼位置，使190摄氏度≤ΔT≤360摄氏度。也可以根据需要设置其它ΔT范围值。
c当TC1达到预定的最高温度，进入抓晶种阶段。
其中，所述预定的最高温度指1500～1520摄氏度（如1500摄氏度）。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 

Claims (7)

1.铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，其特征在于，在铸锭炉生长类似单晶过程中，铸锭炉从室温开始升温至预定的最高温度过程中，采用以下控制措施：
a在TC1≤1170摄氏度时，控制ΔT≤800摄氏度；
b在TC1达到＞1170摄氏度时，控制150摄氏度≤ΔT≤400摄氏度；
c当TC1达到预定的最高温度，进入抓晶种阶段；
所述TC1指顶部的加热器附近的测温电偶的温度值；ΔT指顶部的加热器附近的测温电偶的温度值TC1与底部的导热块下的测温电偶温度值TC2之差。
2.根据权利要求1所述的铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，其特征在于：其中，a在TC1≤1170摄氏度时，控制ΔT≤700摄氏度；b在TC1＞1170摄氏度时，控制170摄氏度≤ΔT≤380摄氏度。
3.根据权利要求1所述的铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，其特征在于：其中，a在TC1≤1170摄氏度时，控制ΔT≤600摄氏度；b在TC1＞1170摄氏度时，控制190摄氏度≤ΔT≤360摄氏度。
4.根据权利要求1所述的铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，其特征在于：所述预定的最高温度指1420～1600摄氏度。
5.根据权利要求1所述的铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，其特征在于：所述预定的最高温度指1440～1580摄氏度。
6.根据权利要求1所述的铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，其特征在于：所述预定的最高温度指1460～1560摄氏度。
7.根据权利要求1或2或3所述的铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法，其特征在于：所述的控制，指控制加热功率和加热时间，或控制加热温度和加热时间，或控制加热功率和加热时间以及隔热笼位置，或控制加热温度和加热时间以及隔热笼位置之一种。
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WO2012171308A1 (zh) * 2011-06-15 2012-12-20 安阳市凤凰光伏科技有限公司 铸造法生产类似单晶硅的方法
JP2013170108A (ja) * 2012-02-22 2013-09-02 Sharp Corp 固相原料の熱処理方法とその装置およびインゴットとその用途
CN103074682B (zh) * 2013-02-17 2015-10-07 英利集团有限公司 一种生产单晶硅的熔料工艺
CN108425148B (zh) * 2018-06-15 2020-09-04 南通大学 一种多晶硅铸锭生长控制方法及工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001220285A (ja) * 2000-02-08 2001-08-14 Sumitomo Metal Ind Ltd シリコン単結晶の温度勾配測定方法、温度センサーおよびこれを用いた育成方法
EP1158076A1 (en) * 1998-11-20 2001-11-28 Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha Production method for silicon single crystal and production device for single crystal ingot, and heat treating method for silicon single crystal wafer
CN101864594A (zh) * 2010-06-10 2010-10-20 晶海洋半导体材料（东海）有限公司 一种准单晶硅的铸锭方法
CN101880911A (zh) * 2010-04-29 2010-11-10 江西旭阳雷迪高科技股份有限公司 一种多晶硅铸锭工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1158076A1 (en) * 1998-11-20 2001-11-28 Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha Production method for silicon single crystal and production device for single crystal ingot, and heat treating method for silicon single crystal wafer
JP2001220285A (ja) * 2000-02-08 2001-08-14 Sumitomo Metal Ind Ltd シリコン単結晶の温度勾配測定方法、温度センサーおよびこれを用いた育成方法
CN101880911A (zh) * 2010-04-29 2010-11-10 江西旭阳雷迪高科技股份有限公司 一种多晶硅铸锭工艺
CN101864594A (zh) * 2010-06-10 2010-10-20 晶海洋半导体材料（东海）有限公司 一种准单晶硅的铸锭方法

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