CN106757334A - 硅锭的铸造方法 - Google Patents
硅锭的铸造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106757334A CN106757334A CN201510830413.7A CN201510830413A CN106757334A CN 106757334 A CN106757334 A CN 106757334A CN 201510830413 A CN201510830413 A CN 201510830413A CN 106757334 A CN106757334 A CN 106757334A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- raw material
- silicon
- ingot
- crucible
- monocrystalline silicon
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B28/00—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B28/04—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids
- C30B28/06—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by normal freezing or freezing under temperature gradient
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
Abstract
本发明公开了一种硅锭的铸造方法,包括步骤:在坩埚中进行装料,底层原料包括多晶硅粉、中间层原料由单晶硅片拼接而成、上层原料为多晶硅料;将坩埚置于铸锭炉中并抽真空,将多晶硅粉烧结使单晶硅片固定;控制炉内的垂直温度梯度,使单晶硅片的上部部分熔化、并使多晶硅料熔化;控制炉内的垂直温度梯度,使晶粒沿着未熔化的单晶硅片向上生长并得到硅锭。本发明能提高硅锭的晶粒尺寸、提高由硅锭制成的硅电池片的光电转换效率,能降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及光伏产品制造领域,特别是涉及一种硅锭的铸造方法。
背景技术
太阳能电池的主要原料为硅晶体,包括单晶硅和多晶硅。单晶硅主要采用直拉法制备,其特点是晶体结构完整,晶体缺陷数量低,制备的硅电池光电转换效率高。但是采用该方法制备的硅电池成本较高,生产效率较低。由于其生产技术特点,直拉法生产的单晶硅锭呈圆柱形,在切割成方形电池片的过程中,材料的利用率较低。
多晶硅一般采用定向凝固的方法制备,采用方形坩埚,生产效率高,材料利用率高。其缺点是生产出的硅晶体含大量的晶界、位错等缺陷,导致其制备的硅电池光晶转换效率明显低于单晶硅电池。
采用铸造的方法生产出单晶硅电池是一种很有效的解决硅电池成本与转换效率之间的矛盾的方法。由于固态硅的密度低于液态硅,放置于坩埚底部的固态硅在与液态硅接触润湿后,可能会发生上浮,导致诱导长晶失败。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硅锭的铸造方法,能提高硅锭的晶粒尺寸、提高由硅锭制成的硅电池片的光电转换效率,能降低生产成本。
为解决上述技术问题,本发明提供的硅锭的铸造方法,包含以下几个步骤:
步骤一、在坩埚中进行装料:首先、在坩埚的底部表面铺设底层原料,所述底层原料包括多晶硅粉;其次、在所述底层原料上铺设中间层原料,所述中间层原料由多块单晶硅片拼接而成;再次、在所述中间层原料上填充上层原料,所述上层原料由多晶硅料组成;所述多晶硅料经过提纯并且根据将要形成的硅锭的目标电阻率添加了掺杂剂。
步骤二、将装料后的所述坩埚置于铸锭炉中、并对所述铸锭炉抽真空;对所述坩埚的底部进行加热并到达一定温度,该温度使所述坩埚底部的所述多晶硅粉烧结、并形成烧结层;所述烧结层上面与所述单晶硅片粘结、所述烧结层的下面与所述坩埚底部粘结,从而固定住所述单晶硅片。
步骤三、保持所述底层原料的所述多晶硅粉为固态,使所述单晶硅片的上部部分熔化,并使所述上层原料的所述多晶硅料熔化。
步骤四、控制所述铸锭炉的炉内的垂直温度梯度,使晶粒沿着未熔化的所述单晶硅片向上生长,最后得到与所述单晶硅片相同尺寸的硅锭。
进一步的改进是,步骤一中所述多晶硅粉的粒度为500目~5000目,所述底层原料的厚度为0.1毫米~5毫米。
进一步的改进是,步骤一所述底层原料还包括添加剂粉,所述添加剂粉为硅溶胶,或所述添加剂粉为氟硅酸和二氧化硅的混合物,所述添加剂粉的粒度为1000目~20000目,纯度为99.999%以上。
进一步的改进是,步骤一中所述单晶硅片为从单晶硅棒上截取形成的,所述单晶硅片的尺寸为6寸、8寸或12寸,所述单晶硅片的厚度为5毫米~30毫米。
进一步的改进是,步骤二中所述抽真空的真空度为10-1Pa~105Pa,对所述坩埚底部的所述多晶硅粉进行烧结的温度为1380℃~1405℃。
进一步的改进是,步骤三中对所述单晶硅片进行加热的温度为1380℃~1415℃,所述单晶硅片的上部熔化的部分的厚度为所述单晶硅片的熔化前的总厚度的10~90%。
本发明的有益效果为:
1、本发明方法通过在坩埚底部形成一烧结层将作为籽晶的单晶硅片固定住,使晶粒生长过程中单晶硅片不上浮,能够消除现有铸造方法形成硅锭的长晶过程中单晶硅片会上浮而使长晶失败的缺陷,从而能够采用铸造的方法制备出由超大晶粒组成的硅锭,使晶粒的尺寸大大增加。
2、本发明所述添加剂粉在坩埚底部受热过程中有利于底层原料的烧结,从而更有效的固定作为籽晶的单晶硅片。
3、由于硅锭的晶粒增大且硅锭中的多晶硅得到减少,将硅锭按采用的籽晶即单晶硅片尺寸切方制成硅电池片,能得到接近或完全的单晶硅电池片,最后制成的硅电池片的光电转换效率可达到平均17.5%~18%,比现有采用定向凝固的方法形成的多晶硅电池片提高1~2%,等同于采用现有直拉法形成的单晶硅电池片的效率。
4、本发明方法的生产成本与现有采用定向凝固的方法制备多晶硅电池片的成本接近,但要大大低于采用现有直拉法形成的单晶硅电池片的成本。
具体实施方式
一种硅锭的铸造方法,包含以下几个步骤:
步骤一、在坩埚中进行装料:首先、在坩埚的底部表面铺设底层原料,所述底层原料包括多晶硅粉;其次、在所述底层原料上铺设中间层原料,所述中间层原料由多块单晶硅片拼接而成;再次、在所述中间层原料上填充上层原料,所述上层原料由多晶硅料组成;所述多晶硅料经过提纯并且根据将要形成的硅锭的目标电阻率添加了掺杂剂。
步骤二、将装料后的所述坩埚置于铸锭炉中、并对所述铸锭炉抽真空;对所述坩埚的底部进行加热并到达一定温度,该温度使所述坩埚底部的所述多晶硅粉烧结、并形成烧结层;所述烧结层上面与所述单晶硅片粘结、所述烧结层的下面与所述坩埚底部粘结,从而固定住所述单晶硅片。
步骤三、保持所述底层原料的所述多晶硅粉为固态,使所述单晶硅片的上部部分熔化,并使所述上层原料的所述多晶硅料熔化。
步骤四、控制所述铸锭炉的炉内的垂直温度梯度,使晶粒沿着未熔化的所述单晶硅片向上生长,最后得到与所述单晶硅片相同尺寸的硅锭。
步骤一中所述多晶硅粉的粒度为500目~5000目,所述底层原料的厚度为0.1毫米~5毫米。
步骤一所述底层原料还包括添加剂粉,所述添加剂粉为硅溶胶,或所述添加剂粉为氟硅酸和二氧化硅的混合物,所述添加剂粉的粒度为1000目~20000目,纯度为99.999%以上。
步骤一中所述单晶硅片为从单晶硅棒上截取形成的,所述单晶硅片的尺寸为6寸、8寸或12寸,所述单晶硅片的厚度为5毫米~30毫米。
步骤二中所述抽真空的真空度为10-1Pa~105Pa,对所述坩埚底部的所述多晶硅粉进行烧结的温度为1380℃~1405℃。
步骤三中对所述单晶硅片进行加热的温度为1380℃~1415℃,所述单晶硅片的上部熔化的部分的厚度为所述单晶硅片的熔化前的总厚度的10~90%。
Claims (3)
1.一种硅锭的铸造方法,其特征在于,包含以下几个步骤:
步骤一、在坩埚中进行装料:首先、在坩埚的底部表面铺设底层原料,所述底层原料包括多晶硅粉;其次、在所述底层原料上铺设中间层原料,所述中间层原料由多块单晶硅片拼接而成;再次、在所述中间层原料上填充上层原料,所述上层原料由多晶硅料组成;所述多晶硅料经过提纯并且根据将要形成的硅锭的目标电阻率添加了掺杂剂;
步骤二、将装料后的所述坩埚置于铸锭炉中、并对所述铸锭炉抽真空;对所述坩埚的底部进行加热并到达一定温度,该温度使所述坩埚底部的所述多晶硅粉烧结、并形成烧结层;所述烧结层上面与所述单晶硅片粘结、所述烧结层的下面与所述坩埚底部粘结,从而固定住所述单晶硅片;
步骤三、控制所述铸锭炉的炉内的垂直温度梯度,保持所述底层原料的所述多晶硅粉为固态,使所述单晶硅片的上部部分熔化,并使所述上层原料的所述多晶硅料熔化;
步骤四、控制所述铸锭炉的炉内的垂直温度梯度,使晶粒沿着未熔化的所述单晶硅片向上生长,最后得到与所述单晶硅片相同尺寸的硅锭。
2.如权利要求1所述硅锭的铸造方法,其特征在于:步骤一中所述多晶硅粉的粒度为500目~5000目,所述底层原料的厚度为0.1毫米~5毫米。
3.如权利要求1所述硅锭的铸造方法,其特征在于:步骤一所述底层原料还包括添加剂粉,所述添加剂粉为硅溶胶,或所述添加剂粉为氟硅酸和二氧化硅的混合物,所述添加剂粉的粒度为1000目~20000目、纯度为99.999%以上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510830413.7A CN106757334A (zh) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | 硅锭的铸造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510830413.7A CN106757334A (zh) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | 硅锭的铸造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106757334A true CN106757334A (zh) | 2017-05-31 |
Family
ID=58964111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510830413.7A Pending CN106757334A (zh) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | 硅锭的铸造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106757334A (zh) |
-
2015
- 2015-11-25 CN CN201510830413.7A patent/CN106757334A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102268724B (zh) | 多晶硅锭及其制造方法、太阳能电池 | |
CN103469293B (zh) | 一种多晶硅的制备方法 | |
CN103510157B (zh) | 一种高效铸锭的诱导长晶工艺 | |
CN102277618B (zh) | 多晶硅锭的制造方法 | |
CN101654805B (zh) | 一种单晶向、柱状大晶粒的铸造多晶硅的制备方法 | |
CN102877129B (zh) | 一种晶体硅及其制备方法 | |
CN103215633A (zh) | 一种多晶硅的铸锭方法 | |
CN102776560B (zh) | 多晶硅锭及其制备方法和多晶硅片 | |
CN102776554A (zh) | 一种多晶硅锭及其制备方法和多晶硅片 | |
CN106591937B (zh) | 一种凹陷式类单晶籽晶铸锭熔化结晶工艺 | |
CN103882517A (zh) | 多晶硅锭的制备方法 | |
CN102776555A (zh) | 一种多晶硅锭及其制备方法和多晶硅片 | |
CN101338453A (zh) | 大尺寸无核心yag系列激光晶体的生长装置及其生长方法 | |
CN103806101A (zh) | 一种方形蓝宝石晶体的生长方法及设备 | |
CN104372399A (zh) | 一种单晶硅收尾方法及单晶硅制备方法 | |
CN102703965A (zh) | 一种降低铸锭硅单晶晶体缺陷的方法 | |
CN103074669B (zh) | 多晶硅锭及其制备方法和多晶硅片 | |
CN102776556B (zh) | 一种多晶硅锭及其制备方法和多晶硅片 | |
CN107523858A (zh) | 一种籽晶铺设方法、类单晶硅锭的铸造方法及类单晶硅片 | |
CN103132142B (zh) | 多晶硅锭及其制造方法 | |
CN102560646A (zh) | 一种掺杂电阻率均匀的n型铸造硅单晶及其制备方法 | |
CN103343388A (zh) | 多晶硅铸锭的制备方法 | |
CN102534772B (zh) | 一种生长大晶粒铸造多晶硅的方法 | |
CN104294355A (zh) | 一种多晶硅制备工艺 | |
CN102787349B (zh) | 一种铸锭坩埚及铸锭装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170531 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |