CN106637398A - 一种多晶铸锭系统 - Google Patents

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毛亮亮
潘强
徐志群
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Abstract

本申请公开了一种多晶铸锭系统，包括坩埚，所述坩埚的外围非接触式的设置有护板，所述坩埚的内壁刷涂有第一预设厚度的第一氮化硅涂层，所述第一氮化硅涂层的表面喷涂有第二预设厚度的第二氮化硅涂层。本申请提供的上述多晶铸锭系统，能够改善氧分布均匀性，并控制其含量，提高电池片的转换效率，降低多晶硅片中的光衰比例。

Description

一种多晶铸锭系统
技术领域
本发明属于光伏设备制造技术领域，特别是涉及一种多晶铸锭系统。
背景技术
太阳电池作为绿色能源在市场上逐渐发展，光伏行业在近年也有其发展优势。其中以高产、低价的定向凝固法为主的多晶硅铸锭，其硅片以其低成本的优势占据了绝大多数的光伏市场。但是影响多晶硅太阳电池的转换效率的主要因素是硅片中存在的大量位错、晶界等缺陷、以及氧碳等杂质。其中氧杂质是多晶硅中主要的非金属杂质之一，硅中孤立、分散的氧形成电中性的缺陷中心，主要处于晶格间的空隙位置，呈现过饱和状态，因此，多晶硅中氧杂质行为的认识及控制对实现低成本、高效率的多晶硅太阳电池具有重要意义，然后现有技术中对氧的控制并不够充分。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种多晶铸锭系统，能够改善氧分布均匀性，并控制其含量，提高电池片的转换效率，降低多晶硅片中的光衰比例。
本发明提供的一种多晶铸锭系统，包括坩埚，所述坩埚的外围非接触式的设置有护板，所述坩埚的内壁刷涂有第一预设厚度的第一氮化硅涂层，所述第一氮化硅涂层的表面喷涂有第二预设厚度的第二氮化硅涂层。
优选的，在上述多晶铸锭系统中，所述护板的面向所述坩埚的一面设置有用于隔绝所述护板和所述坩埚的隔板。
优选的，在上述多晶铸锭系统中，所述护板的顶边开设有用于阻止炉体中的杂质进入硅液中的凹槽。
优选的，在上述多晶铸锭系统中，所述第一预设厚度的范围为0.07毫米至0.10毫米。
优选的，在上述多晶铸锭系统中，所述第二预设厚度的范围为0.35毫米至0.40毫米。
优选的，在上述多晶铸锭系统中，所述隔板为钼板或钨板。
优选的，在上述多晶铸锭系统中，所述凹槽的深度范围为40毫米至45毫米。
优选的，在上述多晶铸锭系统中，所述隔板的厚度范围为0.30毫米至0.40毫米。
优选的，在上述多晶铸锭系统中，所述护板为石墨护板。
通过上述描述可知，本发明提供的上述多晶铸锭系统，由于包括坩埚，所述坩埚的外围非接触式的设置有护板，所述坩埚的内壁刷涂有第一预设厚度的第一氮化硅涂层，所述第一氮化硅涂层的表面喷涂有第二预设厚度的第二氮化硅涂层，因此能够改善氧分布均匀性，并控制其含量，提高电池片的转换效率，降低多晶硅片中的光衰比例。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种多晶铸锭系统的坩埚示意图；
图2为本申请实施例提供的第三种多晶铸锭系统的护板的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种多晶铸锭系统，能够改善氧分布均匀性及，并控制其含量，提高电池片的转换效率，降低多晶硅片中的光衰比例。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供的第一种多晶铸锭系统如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种多晶铸锭系统的坩埚示意图，该系统包括坩埚，所述坩埚1的外围非接触式的设置有护板，该图中左侧为坩埚的整体示意，而右侧为圆圈位置的放大图，所述坩埚1的内壁刷涂有第一预设厚度的第一氮化硅涂层101，所述第一氮化硅涂层101的表面喷涂有第二预设厚度的第二氮化硅涂层102。
需要说明的是，现有技术中，坩埚喷涂前，内壁不做全部刷涂处理，在坩埚内壁直接喷涂一层氮化硅涂层，而本实施例中，先刷涂一层氮化硅涂层再喷涂一层氮化硅涂层，就能够增加涂层致密性程度，有效控制多晶硅中氧含量。
通过上述描述可知，本申请实施例提供的上述第一种多晶铸锭系统，由于包括坩埚，所述坩埚的外围非接触式的设置有护板，所述坩埚的内壁刷涂有第一预设厚度的第一氮化硅涂层，所述第一氮化硅涂层的表面喷涂有第二预设厚度的第二氮化硅涂层，因此能够改善氧分布均匀性，并控制其含量，提高电池片的转换效率，降低多晶硅片中的光衰比例。
本申请实施例提供的第二种多晶铸锭系统，是在上述第一种多晶铸锭系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述护板的面向所述坩埚的一面设置有用于隔绝所述护板和所述坩埚的隔板。
需要说明的是，所述隔板要具有沸点高、高温强度好、热传导率大和热膨胀系数小的特点，避免坩埚和护板直接接触，减小铸锭过程中两者的反应，避免反应产生的CO气体通过内部气流进入硅液中，极易被熔硅吸收，而引入碳氧杂质。
本申请实施例提供的第三种多晶铸锭系统，是在上述第一种多晶铸锭系统的基础上，还包括如下技术特征：
参考图2，图2为本申请实施例提供的第三种多晶铸锭系统的护板的示意图，所述护板2的顶边开设有用于阻止炉体中的杂质进入硅液中的凹槽201。
在这种情况下，就能够更好的减少炉体中的碳氧杂质进入硅液中，同时一定大小的槽深可使得硅锭的杂质排出，从而进一步提升硅锭的品质。
本申请实施例提供的第四种多晶铸锭系统，是在上述第一种多晶铸锭系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述第一预设厚度的范围为0.07毫米至0.10毫米。
需要说明的是，氮化硅涂层若太薄，易发生粘埚现象，因此，刷涂一层较薄的涂层，涂层相对平整细腻，可避免涂层的点渗情况。
本申请实施例提供的第五种多晶铸锭系统，是在上述第一种多晶铸锭系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述第二预设厚度的范围为0.35毫米至0.40毫米。
需要说明的是，这种厚度的氮化硅涂层有利于硅锭脱模。
本申请实施例提供的第六种多晶铸锭系统，是在上述第二种多晶铸锭系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述隔板为钼板或钨板。
需要说明的是，还可以用钼合金或其他材质的板，此处并不限制。
本申请实施例提供的第七种多晶铸锭系统，是在上述第三种多晶铸锭系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述凹槽的深度范围为40毫米至45毫米。
在这种情况下，一定深度的槽深可使得硅锭的杂质排出，从而提升硅锭的品质。
本申请实施例提供的第八种多晶铸锭系统，是在上述第六种多晶铸锭系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述隔板的厚度范围为0.30毫米至0.40毫米。
需要说明的是，这种厚度范围的隔板既能够实现有效的隔绝作用，又能够节约制造成本。
本申请实施例提供的第九种多晶铸锭系统，是在上述第一种至第八种多晶铸锭系统中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
所述护板为石墨护板。
详细技术要求如下：
(1)刷涂面积：坩埚四周内壁；
(2)刷涂用量：125±5g刷涂用量，刷涂厚度0.07-0.1mm；
(3)刷涂配比：粉：水：胶＝25:8:10；
(4)喷涂用量：500g±50g喷涂用量，喷涂厚度0.35-0.4mm；
(5)先刷涂，放置在120±5℃温度下烘干30min，后进行喷涂。
详细步骤如下：
原料与仪器准备：D50＝1.0-1.4μ氮化硅粉650g、电导率＝0-0.3μs/cm的高纯水1500mL、质量分数为20-30％的硅溶胶600g、量程为5000mL的量杯两个、电磁搅拌器、刷子、石英坩埚、电子天平；
配制刷涂浆料:称量已过筛网的氮化硅粉125±5g(D50＝1.0-1.4μm)，再添加温度为40-60℃的高纯水40±5g(电导率＝0-0.3μs/cm)搅拌3min后，再添加50±5g硅溶胶(20-30％固含量)，均匀搅拌20min，备用。
氮化硅刷涂：坩埚侧面朝上，使用洗净刷子(食品级)进行刷涂，由内至外，采用“一”字刷涂法，其中重复面1-2cm，总共四面刷涂，于120±5℃温度下烘干30min，注意坩埚四周进行全面刷涂，保证均匀性与平整性。
配制喷涂浆料：称量已过筛网的氮化硅粉500±50g(D50＝1.0-1.4μm)，添加温度为40-60℃的高纯水1300±50g(电导率＝0-0.3μs/cm)，搅拌5min后，再添加硅溶胶500±5g(20-30％固含量)，均匀搅拌30min，进行喷涂，喷涂过程中进行搅拌。
利用上述方法处理之后，结果表明硅锭中的氧含量由6.5×1017cm-3降低至4.0-4.5×1017cm-3，采用该方法能够有效降低硅锭中氧含量，光衰降低1.0％，电池效率提高0.03％，从而提高了硅片的整体质量。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种多晶铸锭系统，包括坩埚，所述坩埚的外围非接触式的设置有护板，其特征在于，所述坩埚的内壁刷涂有第一预设厚度的第一氮化硅涂层，所述第一氮化硅涂层的表面喷涂有第二预设厚度的第二氮化硅涂层。
2.根据权利要求1所述的多晶铸锭系统，其特征在于，所述护板的面向所述坩埚的一面设置有用于隔绝所述护板和所述坩埚的隔板。
3.根据权利要求1所述的多晶铸锭系统，其特征在于，所述护板的顶边开设有用于阻止炉体中的杂质进入硅液中的凹槽。
4.根据权利要求1所述的多晶铸锭系统，其特征在于，所述第一预设厚度的范围为0.07毫米至0.10毫米。
5.根据权利要求1所述的多晶铸锭系统，其特征在于，所述第二预设厚度的范围为0.35毫米至0.40毫米。
6.根据权利要求2所述的多晶铸锭系统，其特征在于，所述隔板为钼板或钨板。
7.根据权利要求3所述的多晶铸锭系统，其特征在于，所述凹槽的深度范围为40毫米至45毫米。
8.根据权利要求6所述的多晶铸锭系统，其特征在于，所述隔板的厚度范围为0.30毫米至0.40毫米。
9.根据权利要求1-8任一项所述的多晶铸锭系统，其特征在于，所述护板为石墨护板。
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