CN104404618A - 一种可降低多晶硅电池片的低效片比例的铸锭工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可降低多晶硅电池片的低效片比例的铸锭工艺，采用GT铸锭炉进行加工，熔化阶段TC2温度维持在1350~1365°C之间。通过本发明的工艺得到的铸锭底部籽晶的有效面积能够达到95%以上，低效片的比例要小于0.5%，优于业内要求的低于1%，制成的电池片其效率可达到17.6%以上。

Description

一种可降低多晶硅电池片的低效片比例的铸锭工艺

技术领域

本发明的涉及太阳能电池加工技术领域，特别涉及一种可实现降低多晶硅低效电池片比例的铸锭工艺。

背景技术

目前，多晶硅太阳能电池片的光电转化效率平均为17.4%左右 ，然而现有多晶硅电池市场对于电池片转换效率的要求越来越高。

现有技术所用的方法生产出的电池片中往往会出现一定比例的转换效率偏低的电池片，这里将转换效率低于16.6%的太阳能电池片称为等外低效片或低效片。

发明内容

本发明通过对铸锭生产过程中底部热电偶（TC2）温度的精确控制，使得半熔工艺中底部预留籽晶的面积能够达到95%以上，起到更好、更全面的引晶效果，从而实现降低低效片比例的目的，提高电池片的平均光电转换效率。

本发明的技术方案为：

一种可降低多晶硅电池片的低效片比例的铸锭工艺，其特征在于采用GT铸锭炉进行加工，熔化阶段TC2温度维持在1350~1365°C之间，TC2温度在此范围内可以保证硅料自顶部向底部依次缓慢熔化，且底部硅料的温度始终处于熔点温度以下，同时这一温度对能耗的增量可以忽略。本发明所述GT铸锭炉为美国级特太阳能多晶硅铸锭炉。

优选地，所述工艺包括以下步骤：

（1）预处理阶段：装入多晶硅料抽真空后，通入氩气作为保护气，炉内压力保持在40~60KPa，使坩埚内温度在3~5h内快速到达1540~1560°C进入熔化阶段；

（2）熔化阶段：控温热电偶TC1在1540~1560°C范围内保温7~9h。

进一步优选地，所述熔化阶段中，缓慢提升隔热笼，将隔热笼逐渐从0位开到5~7位。

进一步优选地，所述熔化阶段后期 在0.5~1h内TC1温度由1540~1560°C快速降低到1420°C，进入长晶阶段。本发明所述后期是指多晶硅料的融化高度剩余2cm以下，即将完成融化过程，为长晶做准备的阶段。

优选地，所述工艺还包括步骤（3）长晶阶段：温度从1420°C经过25~32h缓慢降低到1400~1410°C，完成长晶阶段。

进一步优选地，长晶阶段中隔热笼从5~7位开到18~20位。这一过程由于有较好的引晶作用，使得底部晶粒更为均匀，从而降低低效片的比例。

优选地，所述工艺还包括步骤（4）退火阶段：晶体生长完成后，晶锭在1340~1370°C的退火温度保持 2~4h时间。退火的工艺过程使得晶锭的温度均匀，从而减小热应力。

优选地，所述工艺还包括步骤（5）降温阶段：炉内通入大流量氩气，使温度逐渐降低到400°C后取出硅锭，降温速率约为60~80°C/h。 

本发明研究发现，低效片比例过高是制约整锭平均效率偏低的主要原因之一，进一步的抽样试验表明，低效片主要存在于硅锭底部边缘区域（见附图1中的A区和B区），而中部区域（见附图1中的C区）较少 ，因此本发明从底部籽晶处理入手，在铸锭环节解决低效片问题。

本发明研究发现，半熔工艺中底部籽晶保留面积过小（主要集中在中部区域，原因为中部温度低），不能很好的起到引晶作用是导致低效片产生的一个主要原因。然而，现有的铸锭工艺并没有考虑到籽晶面积的影响，不能实现在保持能耗基本不变的情况下保留大面积籽晶的要求，预留的籽晶面积仅能达到80%左右 。而本发明对铸锭工艺熔化环节进行精准的调控，可保留住足够大的籽晶面积。

1. 通过本申请的工艺得到的铸锭底部籽晶的有效面积能够达到95%以上，仅四角（A区）部分熔化。 

2. 通过本申请的工艺得到的铸锭制成的电池片中，低效片（<16.6%）的比例要小于0.5%，优于业内要求的低于1%。

3. 通过本申请的工艺得到的硅锭制成的电池片，采用现有成熟的电池工艺测试，其效率可达到17.6%以上。

附图说明

本发明附图1幅，

图1为行业关于硅锭整锭区域的划分。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

可降低多晶硅电池片的低效片比例的铸锭工艺，采用GT铸锭炉进行加工，熔化阶段TC2温度维持在1350~1365°C之间，得到的铸锭底部籽晶的有效面积（坩埚底部留住籽晶的实际面积）达到95%；低效片的比例为0.4%；采用现有成熟的电池工艺测试，其效率为17.7。

实施例2

可降低多晶硅电池片的低效片比例的铸锭工艺，采用GT铸锭炉进行加工，包括以下步骤：

（1）预处理阶段：装入多晶硅料抽真空后，通入氩气作为保护气，炉内压力保持在40~60KPa，使坩埚内温度在3~5h内快速到达1540~1560°C进入熔化阶段。

（2）熔化阶段：控温热电偶TC1在1540~1560°C范围内保温7~9h；TC2温度维持在1350~1365°C之间，并缓慢提升隔热笼，将隔热笼逐渐从0位开到5~7位；熔化阶段后期，在0.5~1h内TC1温度由1540~1560°C快速降低到1420°C，进入长晶阶段。

（3）长晶阶段：温度从1420°C经过25~32h缓慢降低到1400~1410°C，完成长晶阶段，长晶阶段中隔热笼从5~7位开到18~20位。

（4）退火阶段：晶体生长完成后，晶锭在1340~1370°C的退火温度保持 2~4h时间。

（5）降温阶段：炉内通入大流量氩气，使温度逐渐降低到400°C后取出硅锭，降温速率约为60~80°C /h。

得到的铸锭底部籽晶的有效面积达到95%；低效片的比例为0.4%；采用现有成熟的电池工艺测试，其效率为17.7%。

Claims (8)

1.一种可降低多晶硅电池片的低效片比例的铸锭工艺，其特征在于采用GT铸锭炉进行加工，熔化阶段TC2温度维持在1350~1365°C之间。

2.根据权利要求1所述的铸锭工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：

（1）预处理阶段：装入多晶硅料抽真空后，通入氩气作为保护气，炉内压力保持在40~60KPa，使坩埚内温度在3~5h内快速到达1540~1560°C进入熔化阶段；

（2）熔化阶段：控温热电偶TC1在1540~1560°C范围内保温7~9h。

3.根据权利要求1或2所述的铸锭工艺，其特征在于，所述熔化阶段中，缓慢提升隔热笼，将隔热笼逐渐从0位开到5~7位。

4.根据权利要求3所述的铸锭工艺，其特征在于，所述熔化阶段后期在0.5~1h内TC1温度由1540~1560°C快速降低到1420°C，进入长晶阶段。

5.根据权利要求4所述的铸锭工艺，其特征在于，所述工艺还包括步骤（3）长晶阶段：温度从1420°C经过25~32h缓慢降低到1400~1410°C，完成长晶阶段。

6.根据权利要求5所述的铸锭工艺，其特征在于，所述长晶阶段中隔热笼从5~7位开到18~20位。

7.根据权利要求5或6所述的铸锭工艺，其特征在于，所述工艺还包括：

（4）退火阶段：晶体生长完成后，晶锭在1340~1370°C的退火温度保持 2~4h时间。

8.根据权利要求7所述的铸锭工艺，其特征在于，所述工艺还包括：

（5）降温阶段：炉内通入大流量氩气，使温度逐渐降低到400°C后取出硅锭，降温速率约为60~80°C /h。