一種高效多晶硅鑄錠工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及多晶硅鑄錠技術領域，尤其涉及一種高效多晶硅鑄錠工藝。
【背景技術】
[0002]太陽能光伏產業的發展依賴于對多晶硅原料的提純。多晶硅原料的提純工藝目前主要依賴以下幾種工藝:西門子法、硅烷法、氣體流化床法和冶金法。以上幾種方法都會涉及到多晶硅最終的鑄錠工藝，鑄錠過程主要分為六個階段，包括裝料抽真空并預熱、熔化保溫、長晶、退火、降溫和開方。
[0003]現有多晶硅鑄錠工藝中，長晶階段的工藝變化方式只是單純的在一個溫度段內從高溫向低溫變化，沒有緩沖，具體可參見與本發明最接近的現有技術(申請號為CN201310348274.5)，這種方式容易造成長晶過程由于溫度變化過快或溫度差太大導致晶粒形變大，影響硅錠的少子壽命曲線從而電池片的電池效率降低。
[0004]少子壽命是太陽電池生產過程中的一個重要參數。少子壽命是指半導體材料中少數載流子從產生到復合平均生存的時間。太陽電池的少子壽命越長，衰減越慢，電池轉換效率也就越高。為了提高太陽電池的光電轉換效率，必須盡可能提高少子壽命，增加少數載流子的擴散長度。
[0005]少子壽命的影響因素有很多，主要有雜質含量及晶粒尺寸均勻性等，在生產線中，當其他條件一定的情況下，要想提高硅塊的少子壽命，只有通過調整晶粒尺寸的均勻性來完成。
[0006]所以，如何提供一種尚效多晶娃鑄徒工藝，改善晶粒均勾性，提尚娃徒少子壽命，達到提高太陽能電池片的光電轉化效率的目的，是目前本領域技術人員亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0007]有鑒于此，本發明提供了一種高效多晶硅鑄錠工藝，解決現有技術中存在的問題，具體方案如下:
[0008]—種高效多晶硅鑄錠工藝，包括裝料抽真空并預熱、熔化保溫階段、長晶階段、退火階段、降溫階段和開方階段，其特征在于，所述熔化保溫階段和所述長晶階段按照以下步驟進行:
[0009]S1、所述熔化保溫階段末期溫度TlO為1545?1560°C，所述溫度TlO在2.5h內平緩降至T20，T20為1400-1420°C，隨后進入所述長晶階段；
[0010]S2:所述長晶階段包括若干個升降溫循環步驟，最終到達溫度T30，所述T30為1410-1417°C ；
[0011]S3、所述溫度T30在16h之內平緩降至T40，所述T40為1388°C-1395°C ;之后進入所述退火階段；
[0012]具體的，步驟S2中所述升降溫循環步驟為:
[0013]Al:所述溫度T20在4h之內平穩上升至T21，所述T21為1420°C ；
[0014]A2:所述溫度T21在3h之內平穩下降至T22，所述T22為1410_1415°C ；
[0015]A3:所述溫度T22在6h之內平穩上升至T23，所述T23為1415_1420°C ；
[0016]A4:所述溫度T23在9h之內平穩降低為T30。
[0017]優選的，所述A2步驟中T22為1415°C，所述步驟A3中T23為1420°C。
[0018]優選的，在所述步驟SI中TlO為1550°C，T20為1410°C。
[0019]進一步的，所述降溫階段是向鑄錠爐內通入循環氬氣冷卻，控制降溫速率為700C /h,降至400°C以下后取出多晶硅錠。
[0020]進一步的，所述退火階段是將多晶硅錠在1300?1370°C保溫2?4h。
[0021]本發明提供的高效多晶硅鑄錠工藝，通過升降溫的循環步驟可以緩解溫度變化過快對長晶造成的影響，防止晶粒的形變量過大，使硅錠整體的生長更加平穩，從而達到提高晶粒均勻性，提高硅塊少子壽命，提升多晶光伏電池轉換效率的目的。
【附圖說明】
[0022]圖1為常規工藝數據曲線圖；
[0023]圖2為本發明工藝數據曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0025]在長晶段用2.5h的時間把溫度從熔化保溫階段的最后溫度TlO (1545°C _1560°C )降到T20(1410°C )，進入長晶階段，在長晶階段采取4個升降溫的循環步驟，使溫度最終達到T30 (1410°C -1417°C )，隨后用16h將溫度平緩降至1388°C _1395°C后進入退火階段。上述4個升溫降溫的循環步驟包括:
[0026]Al:將 T20 (1410。。)在 4h 之內平穩上升至 T21 (1420。。)；
[0027]A2:將 T21(1420°C )在 3h 之內平穩下降至 T22 (1410°C -1415。。)；
[0028]A3:將 T22 (1410。。_1415°C )在 6h 之內平穩上升至 T23 (1415。。-1420°C )；
[0029]A4:將 T23 (1415。。-1420°C )在 9h 之內平穩降低為 T30 (1410。。-1417。。)。
[0030]上述升降溫的循環步驟可以緩解溫度變化過快對長晶造成的影響，防止晶粒的形變量過大，改善晶粒的均勻性，使硅錠整體的生長更加平穩。從而達到提高硅塊少子壽命，提高電池效率的目的。
[0031]我們選擇A2步驟中的T22為1415°C，A3步驟中T23為1420°C與常規工藝，即不經過上述4個升溫降溫的循環步驟生產的硅塊少子壽命的試驗對比，數據曲線如圖1和圖2分別所示:
[0032]本實施例中的試驗硅塊中上部少子壽命曲線較平穩無明顯下降趨勢，且少子壽命均分布在高值區域，由此可知，本實施例提供的循環升降溫工藝，對于改善晶粒的的均勻性，提升硅塊的少子壽命具有較好的效果。
[0033]作為本實施的優選，在所述步驟SI中TlO為1550°C，T20為1410°C。
[0034]具體的，降溫階段是向鑄錠爐內通入循環氬氣冷卻，控制降溫速率為70V /h，降至400°C以下后取出多晶硅鑄錠。
[0035]進一步的，所述退火階段是將多晶硅鑄錠在1300°C?1370°C保溫2?4h。
【主權項】
1.一種高效多晶硅鑄錠工藝，包括裝料抽真空并預熱、熔化保溫階段、長晶階段、退火階段、降溫階段和開方階段，其特征在于，所述熔化保溫階段和所述長晶階段按照以下步驟進行: S1、所述熔化保溫階段末期溫度TlO為1545°C?1560°C，所述溫度TlO在2.5h內平緩降至T20，T20為1400°C -1420°C，隨后進入所述長晶階段； S2:所述長晶階段包括若干個升降溫循環步驟，最終到達溫度T30，所述T30為1410。。-1417°C ； S3、所述溫度T30在16h之內平緩降至T40，所述T40為1388°C -1395°C ;之后進入所述退火階段。2.根據權利要求1所述的高效多晶硅鑄錠工藝，其特征在于:步驟S2中所述的升降溫循環步驟為: Al:所述溫度T20在4h之內平穩上升至T21，所述T21為1420°C ； A2:所述溫度T21在3h之內平穩下降至T22，所述T22為1410°C -1415°C ； A3:所述溫度T22在6h之內平穩上升至T23，所述T23為1415°C -1420°C ； A4:所述溫度T23在9h之內平穩降低為T30。3.根據權利要求2所述的高效多晶硅鑄錠工藝，其特征在于:所述A2步驟中T22為1415°C，所述步驟 A3 中 T23 為 1420°C。4.根據權利要求1-3任一項所述的高效多晶硅鑄錠工藝，其特征在于:在所述步驟SI中 TlO 為 1550°C，T20 為 1410。。。5.根據權利要求4所述的高效多晶硅鑄錠工藝，其特征在于:所述降溫階段是向鑄錠爐內通入循環氬氣冷卻，控制降溫速率為70°C /h,降至400°C以下后取出多晶硅錠。6.根據權利要求4所述的高效多晶硅鑄錠工藝，其特征在于:所述退火階段是將多晶硅錠在1300°C?1370 °C保溫2?4h。
【專利摘要】本發明提供了一種高效多晶硅鑄錠工藝，通過在長晶階段采用升降溫的循環步驟，可以緩解溫度變化過快對長晶造成的影響，防止晶粒的形變量過大，使硅錠整體的生長更加平穩，從而達到提高晶粒均勻性，提高硅塊少子壽命，提升多晶光伏電池轉換效率的目的。
【IPC分類】C30B29/06, C30B28/06
【公開號】CN105220227
【申請號】CN201510704455
【發明人】李揚, 王輝, 王丙寬
【申請人】天津英利新能源有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月27日