專利名稱：鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法
技術領域：
本發明涉及晶體生長領域，進一步涉及硅錠化料加熱方法，具體是鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法。
背景技術：
生產硅錠的方法有CZ法生產單晶硅錠，鑄錠法生產多晶硅錠，FZ法生產單晶硅錠、EFG生產硅帶等方法。由于成本問題，目前太陽能電池片主要使用CZ法單晶硅片和鑄造法多晶硅片。CZ法單晶硅由于制造成本是鑄錠多晶硅的4 5倍，能耗上高出5 7倍， 導致CZ單晶硅的市場份額越來越少。但由于鑄錠法生產多晶硅錠，存在大量的位錯、晶界， 使得鑄錠法多晶硅片制成的電池片，存在效率偏低的情況，一直使鑄錠法多晶硅錠無法完全取代CZ單晶硅錠。在國際上，跨國巨頭BP公司對用鑄錠爐生產類似單晶(準單晶)硅錠的工藝已開發多年，2010年被ALD收購，使得ALD多晶鑄錠爐已經小規模開發出鑄錠法生產類似單晶硅錠的設備和工藝。目前，尚未見到在鑄錠爐生長類似單晶(準單晶)過程中，針對鑄造多晶爐內生產類似單晶(準單晶)化料加熱方法的內容的公開報道或專利申請。如果沒有良好化料加熱方法，其一易引起坩堝開裂，引發安全事故或形成爐體報廢，無法生產；或者造成材料流失， 形成浪費；或者損壞熱場(加熱器、保溫層、石墨塊等)，破壞設備；其二易造成晶種熔化或漂浮，導致生長類似單晶的工藝失敗。
發明內容
本發明的目的就是提供一種鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，在鑄錠爐生長類似單晶(準單晶)過程中，采用該方法，將溫度梯度控制在陶瓷的材料所能承受的范圍內，坩堝不會因為承受過大熱應力而開裂，且晶體不熔化或漂浮。本發明的目的是通過以下方案實現的由于鑄錠爐生長晶體需要從底部開始生長，類似單晶的生長也只能從底部開始，這就要求在硅料熔化時，底部的晶種不能熔化或漂起。同時為了使晶種不熔化，必須保持爐底的晶種處于較低溫度，而爐底較低溫度的狀態下，加熱器必須保持1420攝氏度以上，這導致在加熱過程中，陶瓷坩堝上承受很大的溫度梯度，如果無法控制此溫度梯度在坩堝陶瓷的材料所能承受的溫度梯度以內，將會導致陶瓷坩堝開裂，引起漏硅，導致安全事故。也就無法生長類似單晶，導致整個工藝失敗。為解決這一問題，通過控制爐內TC2 (底部的導熱塊下的測溫電偶溫度值)，執行化料加熱工藝，使晶種固定在爐底而不漂起、不熔化，坩堝不出現開裂的情況。具體方案是
在鑄錠爐生長類似單晶(準單晶)過程中，鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，其特征在于，鑄錠爐從室溫開始升溫至預定的最高溫度過程中，采用以下控制措施
a在TCl (頂部的加熱器附近的測溫電偶的溫度值)彡1170攝氏度時，控制ΔΤ彡800攝氏度；其中，AT=TCl (頂部的加熱器附近的測溫電偶的溫度值)-TC2 (底部的導熱塊下的測溫電偶溫度值)(Δ T即頂部的加熱器附近的測溫電偶的溫度值與底部的導熱塊下的測溫電偶溫度值之差)；
b在TCl > 1170攝氏度時，控制150攝氏度彡ΔΤ彡400攝氏度； c當TCl達到預定的最高溫度，進入抓晶種階段。進一步
其中，a在TCl彡1170攝氏度時，ΔΤ彡700攝氏度； b在TCl > 1170攝氏度時，使170攝氏度< AT < 380攝氏度。再進一步
其中，a在TCl彡1170攝氏度時，ΔΤ彡600攝氏度； b在TCl > 1170攝氏度時，使190攝氏度< AT < 360攝氏度。所述預定的最高溫度指1420 1600攝氏度，進一步所述預定的最高溫度指 1440 1580攝氏度，再進一步所述預定的最高溫度指1460 1560攝氏度。具體，最高溫度還可以設定為1420 1440攝氏度，或1440 1460攝氏度，或 1460 1480攝氏度，或1480 1500攝氏度，或1500 1520攝氏度，或1520 1550攝氏度，或1550 1580攝氏度，或1580 1600攝氏度。所述的控制，指控制加熱功率和加熱時間，或控制加熱溫度和加熱時間，或控制加熱功率和加熱時間以及隔熱籠位置，或控制加熱溫度和加熱時間以及隔熱籠位置之一種。本發明的有益效果在于通過本方法的運用，在加溫過程中，將溫度梯度控制在坩堝陶瓷的材料所能承受的范圍內，坩堝不會因為承受過大熱應力而開裂。且使晶種固化在爐底，不熔化或漂浮。既確保生產安全，又可提高生產效益。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，并使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合實施例對本發明作進一步詳細的說明。實施例1
鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，在鑄錠爐生長類似單晶(準單晶)過程中，鑄錠爐從室溫開始升溫過程中，按要求進行以下控制
a通過控制加熱功率和加熱時間，使AT=TC1-TC2在TCl ^ 1170攝氏度時，Δ T ^ 800 攝氏度；也可以根據需要設置其它Δ T范圍值。b在TCl達到>1170攝氏度時，通過控制加熱功率和加熱時間以及隔熱籠位置，使 150攝氏度彡400攝氏度；也可以根據需要設置其它Δ T范圍值。c當TCl達到預定的最高溫度，進入抓晶種階段。其中，所述預定的最高溫度指1420 1440攝氏度(如1420攝氏度)。實施例2
鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，在鑄錠爐生長類似單晶(準單晶)過程中，鑄錠爐從室溫開始升溫過程中，按要求進行以下控制
a通過控制加熱功率和加熱時間，使AT=TC1-TC2在TCl ^ 1170攝氏度時，Δ T ^ 700 攝氏度；也可以根據需要設置其它Δ T范圍值。
b在TCl達到>1170攝氏度時，通過控制加熱功率和加熱時間以及隔熱籠位置，使 170攝氏度彡ΔΤ彡380攝氏度；也可以根據需要設置其它Δ T范圍值。c當TCl達到預定的最高溫度，進入抓晶種階段。其中，所述預定的最高溫度指1580 1600攝氏度(如1600攝氏度)。實施例3
鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，在鑄錠爐生長類似單晶(準單晶)過程中，鑄錠爐從室溫開始升溫過程中，按要求進行以下控制
a通過控制加熱功率和加熱時間，使AT=TC1-TC2在TCl ^ 1170攝氏度時，Δ T ^ 600 攝氏度。也可以根據需要設置其它Δ T范圍值。b在TCl達到>1170攝氏度時，通過控制加熱功率和加熱時間以及隔熱籠位置，使 190攝氏度< ΔΤ< 360攝氏度。也可以根據需要設置其它Δ T范圍值。c當TCl達到預定的最高溫度，進入抓晶種階段。其中，所述預定的最高溫度指1500 1520攝氏度(如1500攝氏度)。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，其特征在于，在鑄錠爐生長類似單晶過程中，鑄錠爐從室溫開始升溫至預定的最高溫度過程中，采用以下控制措施a在TCl彡1170攝氏度時，控制ΔΤ彡800攝氏度；b在TCl達到> 1170攝氏度時，控制150攝氏度彡ΔΤ彡400攝氏度；c當TCl達到預定的最高溫度，進入抓晶種階段。
2.根據權利要求1所述的鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，其特征在于其中， a在TCl ^ 1170攝氏度時，控制700攝氏度；b在TCl > 1170攝氏度時，控制170攝氏度彡ΔΤ彡380攝氏度。
3.根據權利要求1所述的鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，其特征在于其中， a在TCl ^ 1170攝氏度時，控制ΔΤ< 600攝氏度；b在TCl > 1170攝氏度時，控制190攝氏度彡ΔΤ彡360攝氏度。
4.根據權利要求1所述的鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，其特征在于所述預定的最高溫度指1420 1600攝氏度。
5.根據權利要求1所述的鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，其特征在于所述預定的最高溫度指1440 1580攝氏度。
6.根據權利要求1所述的鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，其特征在于所述預定的最高溫度指1460 1560攝氏度。
7.根據權利要求1或2或3所述的鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，其特征在于所述的控制，指控制加熱功率和加熱時間，或控制加熱溫度和加熱時間，或控制加熱功率和加熱時間以及隔熱籠位置，或控制加熱溫度和加熱時間以及隔熱籠位置之一種。
全文摘要
本發明公開了一種鑄造法生產類似單晶硅錠化料加熱方法，涉及硅錠化料加熱方法，鑄錠爐從室溫開始升溫至預定的最高溫度過程中，采用以下控制措施a在TC1≤1170攝氏度時，控制ΔT≤800攝氏度；b在TC1達到＞1170攝氏度時，控制150攝氏度≤ΔT≤400攝氏度；c當TC1達到預定的最高溫度，進入抓晶種階段。本發明的有益效果在于通過本方法的運用，在加溫過程中，控制溫度梯度在陶瓷的材料所能承受的范圍內，使晶種固化在爐底，不熔化或漂浮，坩堝不會因為承受過大熱應力而開裂。確保生產安全，并可提高生產效益。
文檔編號C30B28/06GK102242390SQ20111016079
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月15日 優先權日2011年6月15日
發明者熊濤濤, 石堅 申請人:安陽市鳳凰光伏科技有限公司, 石堅