CN103590102A - 提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺 - Google Patents
提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103590102A CN103590102A CN201310251678.2A CN201310251678A CN103590102A CN 103590102 A CN103590102 A CN 103590102A CN 201310251678 A CN201310251678 A CN 201310251678A CN 103590102 A CN103590102 A CN 103590102A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- long brilliant
- temperature
- crystal growth
- controlled
- insulation cage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明涉及太阳能电池铸锭技术领域，具体涉及一种提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺。包括坩埚喷涂、装料、熔化和晶体生长，晶体生长包括长晶初期、长晶中期和长晶后期，长晶初期，控制隔热笼的打开速度为0.003-0.15cm/min，持续时间为30-180min，使隔热笼的开度达到3-8cm；长晶中期，控制隔热笼的打开速度为0.0075-0.009cm/min，持续15-30h；长晶后期，控制隔热笼的打开速度为0.004--0.006cm/min，持续直到中心长晶结束，使隔热笼的开度达到15-20cm。本发明的制备工艺，极大地提高了多晶硅片的转化效率，进而间接地降低了光伏行业中的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池铸锭技术领域，具体涉及一种提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺。
背景技术
多晶铸锭是采用热交换法使用铸锭炉将硅料熔化为液体后定向生长重新结晶。由于定向凝固只能是单方向散热，横向不能散热，即横向温度梯度趋于零，而坩埚和加热器又固定不动，因此随着凝固的进行，热场的等温度线会逐步向上推移，同时又必须保证无横向热流。液-固界面逐步向上推移时，但随着界面逐步向上推移，温度梯度逐步降低直至趋于零。由于多晶铸锭在光伏行业中硅片占有很大一部分成本，因此在整个光伏行业为降低各环节生产成本的前提下，提高硅片的转换效率是更好的降低成本的一个很好的解决途径。同时，在目前多晶铸锭硅片都在以高效多晶硅片为发展方向，以提高转换效率为目标。但是目前的多晶铸锭制备的多晶硅片普遍存在转换效率不高的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前的多晶铸锭制备的多晶硅片普遍存在转换效率不高的问题，提供一种提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺。通过该工艺，消除了铸锭炉子热场横向温度梯度对长晶的不利影响，同时保证了长晶速度的均衡、稳定和垂直长晶，从而极大地提高了多晶硅片的转化效率，进而间接地降低了光伏行业中的生产成本。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺，包括坩埚喷涂、装料、熔化和晶体生长，晶体生长包括长晶初期、长晶中期和长晶后期，长晶初期，控制隔热笼的打开速度为0.003-0.15cm/min，持续时间为30-180min，使隔热笼的开度达到3-8cm；长晶中期，控制隔热笼的打开速度为0.0075-0.009cm/min，持续15-30h；长晶后期，控制隔热笼的打开速度为0.004--0.006cm/min，持续直到中心长晶结束，使隔热笼的开度达到15-20cm。
由于多晶硅锭是一种柱状晶，晶体生长方向垂直向上，是通过定向凝固过程来实现的，且在结晶过程中，通过控制温度场的变化，形成单方向热流，因此在晶体生长过程中，散热的控制以间接控制温度和降温速率尤为关键。本发明的工艺通过对隔热笼的打开速度的严格控制，从而控制散热，进而控制温度场的变化，为晶体生长提供最适合的环境，从而提高晶体的质量，使得得到的多晶硅片的转化效率得到更好的提升。
对于散热、温度以及降温速率的控制，具体如下：长晶初期快速打开隔热笼可以形成较大的纵向温度梯度从而促使长晶，同时快速打开可以使温度快速散热可以使底部引导长晶的碎料合理的引导我们所要求的低位错和低缺陷的晶粒。在长晶初期引导好晶粒后，中期就要求温度和热场稳定，以保持晶粒持续生长，达到形成低位错和低缺陷的晶粒的目的。而在长晶在后期温度控制是为使晶粒在顶部同样达到低位错和均匀的晶粒，从而更有效控制长晶过程。
作为优选，所述长晶初期的温度控制为1410-1440℃。此温度可以促使快速长晶，并更好地引导晶粒的生长，稳定的温度和稳定热场能够更好的控制生长速度。
作为优选，所述长晶中期结束后的温度控制为1405-1430℃。中期需要稳定的温度和稳定热场以利于晶粒的生长和持续，从而与初期温度配合和延续。
作为优选，所述长晶后期结束后的温度控制为1400-1423℃。为完成长晶及后续长晶对杂质和缺陷的控制要对温度进行控制。
作为优选，所述长晶初期的温度控制为1435-1440℃，长晶中期结束后的温度控制为1420-1430℃，长晶后期结束后的温度控制为1410-1420℃。平缓的温度降低可以更好的促使结晶，使结晶后的晶体位错更低，且缺陷更少。
作为优选，所述熔化时控制炉体内温度为1550℃，炉底温度为1300-1380℃。
控制炉体内温度为1550℃以熔化硅料，如果温度过高，会导致炉子超温报警而停止运行并带来安全风险；如果温度低，会导致化料的时间长浪费电；炉底温度控制在1300-1380℃，是为了保持炉底的硅料不熔化，目的是为了使我们预留在底部的晶种能更好的引导长晶和控制晶粒要求，从而减少位错和缺陷；如果炉底温度过高，会使底部硅料熔化，影响后续的结晶，如果炉底温度过低，会出现晶粒没有受到控制，出现高位错和高缺陷的晶粒从而降低转换效率；
作为优选，所述装料时，预先在硅料底部放置一层氧化铝晶体颗粒、SiC或单晶片。
铸锭在晶体生长过程会存在高密度晶界缺陷和杂质缺陷，因此预先在硅料底部放置一层氧化铝晶体颗粒或SiC，对硅晶体的自发成核晶向起到部分诱导作用，从而有效降低铸锭中Fe含量，进而提高铸锭的质量和多晶硅片的转化效率。单晶片可以诱导结晶。
本发明与现有技术相比，有益效果是：1采用多晶铸锭制备的多晶硅片转换效率得到提高，2多晶铸锭的晶体质量较好，3本发明制备的多晶铸锭中的杂质含量比目前的多晶铸锭含量降低，4进而改善了电池性能，降低了光伏行业尤其是太阳能发电的成本。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺，步骤如下：
1、坩埚喷涂，喷涂的主要成分为氮化硅。喷涂前需对石英坩埚进行预热、配喷涂液，预热通过旋转台的加热装置进行，左右两边旋转90℃，时间1小时，喷涂要求均匀全面、无气泡无突起，然后高温烘干、再喷涂，直至喷涂量达到均匀程度。
2、装料，在硅料底部先放置一层氧化铝晶体颗粒、SiC或单晶片，然后按坩埚型号配相应量的硅料，并在硅料中掺杂少许硼。硼掺杂量依照硅料电阻率适当增减，每400-500Kg的硅料掺杂硼30（10-100）g。
3、熔化，将配好料的坩埚放入铸锭炉，抽去铸锭炉腔内空气并通入惰性氩气，控制加热器使炉体内温度逐步升高至1550℃，炉底温度为1300-1380℃，并固定铸锭炉热场以消除横向温度梯度。
4、晶体生长，晶体生长包括长晶初期、长晶中期和长晶后期，
长晶初期，控制隔热笼的打开速度为0.003-0.15cm/min之间，持续时间为30min，使隔热笼的开度达到5cm；温度控制为1440℃；
长晶中期，控制隔热笼的打开速度为0.0075-0.009cm/min，持续30h；长晶中期结束后的温度控制为1430℃；
长晶后期，控制隔热笼的打开速度为0.004--0.006cm/min，持续直到中心长晶结束，使隔热笼的开度达到20cm；长晶后期结束后的温度控制为1423℃。
硅锭开方后成为硅块，硅块再经过切段、去头尾、研磨、倒角、切片等环节，变为多晶硅片。
实施例2：
具体步骤如实施例1，其中：
晶体生长，晶体生长包括长晶初期、长晶中期和长晶后期，
晶体生长，晶体生长包括长晶初期、长晶中期和长晶后期，
长晶初期，控制隔热笼的打开速度为0.003-0.15cm/min，持续时间为120min，使隔热笼的开度达到8cm；温度控制为1410℃；
长晶中期，控制隔热笼的打开速度为0.0075-0.009cm/min，持续15h；长晶中期结束后的温度控制为1405℃；
长晶后期，控制隔热笼的打开速度为0.004--0.006cm/min，持续直到中心长晶结束，使隔热笼的开度达到15cm；长晶后期结束后的温度控制为1400℃。
实施例3：
具体步骤如实施例1，其中：
晶体生长，晶体生长包括长晶初期、长晶中期和长晶后期，
晶体生长，晶体生长包括长晶初期、长晶中期和长晶后期，
长晶初期，控制隔热笼的打开速度为0.003-0.15cm/min，持续时间为180min，使隔热笼的开度达到3cm；温度控制为1430℃；
长晶中期，控制隔热笼的打开速度为0.0075-0.009cm/min，持续20h；长晶中期结束后的温度控制为1420℃；
长晶后期，控制隔热笼的打开速度为0.004--0.006cm/min，持续直到中心长晶结束，使隔热笼的开度达到18cm；长晶后期结束后的温度控制为1409℃。
经过以上各实施例的热交换法制备的多晶硅锭经测试后，杂质含量低，其中铁杂质平均降低了20%以上；缺陷少；多晶硅片的转换效率在17.4%以上，超过目前常规方法制备的多晶硅片的转换效率（2012年多晶硅片转换效率17.2%的数据）。各实施例制备的多晶硅片的质量数据见表1。
表1多晶硅片的质量数据
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 铁杂质降低百分量 | 18% | 22% | 21% |
| 转换效率 | 17.4% | 17.8% | 18.1% |
Claims (7)
1.一种提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺，包括坩埚喷涂、装料、熔化和晶体生长，其特征在于，晶体生长包括长晶初期、长晶中期和长晶后期，长晶初期，控制隔热笼的打开速度为0.003-0.15cm/min，持续时间为30-180min，使隔热笼的开度达到3-8cm；长晶中期，控制隔热笼的打开速度为0.0075-0.009cm/min，持续15-30h；长晶后期，控制隔热笼的打开速度为0.004--0.006cm/min，持续直到中心长晶结束，使隔热笼的开度达到15-20cm。
2.根据权利要求1所述的提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺，其特征在于，所述长晶初期的温度控制为1410-1440℃。
3.根据权利要求1或2所述的提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺，其特征在于，所述长晶中期结束后的温度控制为1405-1430℃。
4.根据权利要求3所述的提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺，其特征在于，所述长晶后期结束后的温度控制为1400-1423℃。
5.根据权利要求4所述的提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺，其特征在于，所述长晶初期的温度控制为1435-1440℃，长晶中期结束后的温度控制为1420-1430℃，长晶后期结束后的温度控制为1410-1420℃。
6.根据权利要求1或2所述的提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺，其特征在于，所述熔化时控制炉体内温度为1550℃，炉底温度为1300-1380℃。
7.根据权利要求1或2所述的提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺，其特征在于，所述装料时，预先在硅料底部放置一层氧化铝晶体颗粒、SiC或单晶片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310251678.2A CN103590102B (zh) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | 提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310251678.2A CN103590102B (zh) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | 提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103590102A true CN103590102A (zh) | 2014-02-19 |
| CN103590102B CN103590102B (zh) | 2016-02-03 |
Family
ID=50080409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310251678.2A Active CN103590102B (zh) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | 提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103590102B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104120492A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-10-29 | 无锡尚品太阳能电力科技有限公司 | 高效半熔多晶铸锭的制作工艺 |
| CN105442041A (zh) * | 2014-09-29 | 2016-03-30 | 晶科能源有限公司 | 一种高效多晶铸锭晶体生长方法 |
| CN106191992A (zh) * | 2014-08-07 | 2016-12-07 | 友达晶材股份有限公司 | 多晶硅锭的制造方法 |
| CN109208072A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-01-15 | 扬州续笙新能源科技有限公司 | 一种改善多晶硅铸锭底部晶花的结晶方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102899720A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-30 | 东海晶澳太阳能科技有限公司 | 一种高效多晶硅的铸锭方法 |
| CN102943304A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-02-27 | 英利能源（中国）有限公司 | 多晶硅锭及其制造方法 |
| CN103014833A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-03 | 阿特斯(中国)投资有限公司 | 硅锭的制备方法 |
-
2013
- 2013-06-21 CN CN201310251678.2A patent/CN103590102B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102899720A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-30 | 东海晶澳太阳能科技有限公司 | 一种高效多晶硅的铸锭方法 |
| CN102943304A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-02-27 | 英利能源（中国）有限公司 | 多晶硅锭及其制造方法 |
| CN103014833A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-03 | 阿特斯(中国)投资有限公司 | 硅锭的制备方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106191992A (zh) * | 2014-08-07 | 2016-12-07 | 友达晶材股份有限公司 | 多晶硅锭的制造方法 |
| CN106191992B (zh) * | 2014-08-07 | 2019-02-22 | 友达晶材股份有限公司 | 多晶硅锭的制造方法 |
| CN104120492A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-10-29 | 无锡尚品太阳能电力科技有限公司 | 高效半熔多晶铸锭的制作工艺 |
| CN105442041A (zh) * | 2014-09-29 | 2016-03-30 | 晶科能源有限公司 | 一种高效多晶铸锭晶体生长方法 |
| CN109208072A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-01-15 | 扬州续笙新能源科技有限公司 | 一种改善多晶硅铸锭底部晶花的结晶方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103590102B (zh) | 2016-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102877117B (zh) | 基于多加热器的铸锭炉热场结构及运行方法 | |
| CN103469293B (zh) | 一种多晶硅的制备方法 | |
| CN102936747B (zh) | 一种采用大尺寸坩埚铸锭类单晶的方法 | |
| CN102108544A (zh) | 一种控制长晶界面的多晶炉热场结构 | |
| CN202989351U (zh) | 基于多加热器的铸锭炉热场结构 | |
| CN103590102B (zh) | 提高多晶硅片转换效率的多晶铸锭工艺 | |
| CN104328492A (zh) | 一种多晶硅铸锭炉底部小保温板活动装置及多晶硅铸锭炉 | |
| CN102899720B (zh) | 一种高效多晶硅的铸锭方法 | |
| CN105154970A (zh) | 一种高效多晶硅铸锭的制备方法 | |
| CN104131339A (zh) | 一种多晶硅片的制备方法 | |
| CN103361724A (zh) | 硼-镓共掺高效多晶硅及其制备方法 | |
| CN104726934A (zh) | 一种可实现低位错密度的高效铸锭半熔工艺 | |
| CN103422165A (zh) | 一种多晶硅及其制备方法 | |
| CN101597787B (zh) | 在氮气下铸造氮浓度可控的掺氮单晶硅的方法 | |
| CN101824650A (zh) | 高纯多晶硅的提纯系统及提纯方法 | |
| CN109056062A (zh) | 一种铸造单晶硅的制备方法 | |
| CN106087041B (zh) | 一种铸锭过程中去除多晶硅杂质的方法 | |
| CN103397377B (zh) | 多晶硅均匀长晶工艺及其铸锭炉热场加热装置 | |
| CN104294355A (zh) | 一种多晶硅制备工艺 | |
| CN110205672A (zh) | 一种类单晶硅晶体生长方法和热场结构 | |
| CN101597788B (zh) | 在氮气下融化多晶硅制备掺氮铸造单晶硅的方法 | |
| CN203530480U (zh) | 生长蓝宝石单晶的设备 | |
| CN103849931A (zh) | 一种底部补偿硼元素的多晶硅铸锭工艺 | |
| CN106012009A (zh) | 一种多晶硅铸锭半融工艺 | |
| CN105200516A (zh) | 一种增强排杂效果的多晶硅铸锭工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180410 Address after: 475261 kunzhai village, Kaifeng City, Henan Province, chudang village, Ge Gang Town, Qixian County Patentee after: Qixian County dongci new energy Co. Ltd. Address before: 322118 Hengdian Industrial Zone, Jinhua, Zhejiang, China, Dongyang Patentee before: Dongci Co., Ltd. of Hengdian Group Corp. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |