本發(fā)明屬于多晶硅鑄錠技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種多晶硅半熔鑄錠方法。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電是當(dāng)前最重要的清潔能源之一，具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＶ萍s光伏行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，一方面是光電轉(zhuǎn)化效率低，另一方面是成本偏高。光伏硅片是生產(chǎn)太陽能電池和組件的基本材料，用于生產(chǎn)光伏硅片的多晶硅純度必須在6N級(jí)以上(即非硅雜質(zhì)總含量在1ppm以下)，否則光伏電池的性能將受到很大的負(fù)面影響。近幾年，多晶硅片生產(chǎn)技術(shù)有了顯著進(jìn)步，多晶鑄錠技術(shù)已從G4(每個(gè)硅錠重約270公斤，可切4×4＝16個(gè)硅方)進(jìn)步到G5(5×5＝25個(gè)硅方)，然后又進(jìn)步到G6(6×6＝36個(gè)硅方)。并且，所生產(chǎn)多晶硅鑄錠的單位體積逐步增大，成品率增加，且單位體積多晶硅鑄錠的制造成本逐步降低。實(shí)際生產(chǎn)過程中，太陽能多晶硅鑄錠時(shí)，需使用石英坩堝來填裝硅料，且將硅料投入石英坩堝后，通常情況下還需經(jīng)預(yù)熱、熔化(也稱熔料)、長晶(也稱定向凝固結(jié)晶)、退火、冷卻等步驟，才能完成多晶硅鑄錠過程。目前，光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)行業(yè)中，多晶硅錠鑄造技術(shù)的改善是降低電池成本的主要途徑之一。鑄造多晶硅中包含雜質(zhì)和氧都會(huì)形成硬質(zhì)點(diǎn)等雜質(zhì)并影響太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

目前，多晶硅鑄錠方法主要有半熔鑄錠法和全熔鑄錠法兩種。其中，半熔鑄錠法(也稱為有籽晶鑄錠多晶硅法、有籽晶高效多晶硅技術(shù)、半熔高效法等)，是指采用毫米級(jí)硅料作為形核中心進(jìn)行外延生長，鑄造低缺陷高品質(zhì)的多晶硅鑄錠；全熔鑄錠法(也稱為無籽晶鑄錠多晶硅法、無籽晶高效多晶硅技術(shù)、全熔高效法等)，是指采用非硅材料在坩堝底部制備表面粗糙的異質(zhì)形核層，通過控制形核層的粗糙度與形核時(shí)過冷度來獲得較大形核率，鑄造低缺陷高品質(zhì)多晶硅鑄錠。有籽晶高效多晶硅技術(shù)是硅材料的外延生長，而無籽晶高效多晶硅技術(shù)是一種異質(zhì)形核；雖然兩者都可以獲得高品質(zhì)的小晶粒高效多晶硅鑄錠，但是由于形核機(jī)理不同，兩種技術(shù)生長的晶體硅存在一定的差異。

采用半熔鑄錠法進(jìn)行多晶硅鑄錠過程中，使用多晶硅碎片鋪在坩堝底部作為籽晶，在熔化過程中控制硅料的熔化速度，在熔化結(jié)束步驟中保證底部剩余1cm～2cm厚的硅料，剩余的硅料作為長晶所需的引晶材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：半熔鑄錠法可以減少硅錠底部晶花尺寸，降低硅錠內(nèi)部晶格位錯(cuò)比例，而且半熔鑄錠過程中硅錠長晶過程基本能保持豎直方向生長，測(cè)試結(jié)果顯示半熔鑄錠法的硅錠轉(zhuǎn)換效率比同等條件下的全熔鑄錠法的硅錠轉(zhuǎn)換效率高。目前，太陽能多晶硅鑄錠的半熔鑄錠工藝以其晶花好等優(yōu)點(diǎn)受到市場的一致推廣，然而半熔鑄錠工藝中由于坩堝底部的硅料沒有熔完，原料中的雜質(zhì)(包括氧)沒有得到有效的排出，導(dǎo)致這些雜質(zhì)在鑄錠過程中形成硬質(zhì)點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的影響?，F(xiàn)有的半熔鑄錠工藝能做到將鑄錠成品的硬質(zhì)點(diǎn)控制在3％～5％百分點(diǎn)，波動(dòng)范圍較大，并且這個(gè)數(shù)據(jù)是毛方探傷的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)方數(shù)據(jù)更高且硬質(zhì)點(diǎn)比例達(dá)5％以上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種多晶硅半熔鑄錠方法，其方法步驟簡單、設(shè)計(jì)合理且實(shí)現(xiàn)方便、使用效果好，能解決現(xiàn)有多晶硅半熔鑄錠工藝存在的排雜效果較差、鑄錠成品質(zhì)量不能保證等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種多晶硅半熔鑄錠方法，其特征在于，該工藝包括以下步驟：

步驟一、預(yù)熱：將多晶硅鑄錠爐內(nèi)位于坩堝上方的頂部加熱器和四個(gè)分別布設(shè)在坩堝的四個(gè)側(cè)壁外側(cè)的側(cè)部加熱器均開啟，并采用多晶硅鑄錠爐對(duì)裝于坩堝內(nèi)的硅料進(jìn)行預(yù)熱，并將多晶硅鑄錠爐的加熱溫度逐步提升至T1；預(yù)熱時(shí)間為4h～6h，其中T1＝1125℃～1285℃；

本步驟中，所述多晶硅鑄錠爐的頂側(cè)比系數(shù)c＝1；

其中，頂側(cè)比系數(shù)c_ding為頂部加熱器的功率比系數(shù)且P_d為頂部加熱器的實(shí)際加熱功率，P_{d max}為頂部加熱器的最大加熱功率；P_c為側(cè)部加熱器的實(shí)際加熱功率，P_{c max}為側(cè)部加熱器的最大加熱功率；P_{d max}＜P_{c max}；

步驟二、熔化及后期排雜，過程如下：

步驟201、熔化：按照常規(guī)的多晶硅半熔鑄錠法，采用多晶硅鑄錠爐對(duì)裝于坩堝內(nèi)的硅料進(jìn)行熔化，熔化溫度為T1～T2；其中T2＝1530℃～1550℃；

步驟202、熔化后期排雜：采用多晶硅鑄錠爐對(duì)裝于坩堝內(nèi)的硅料進(jìn)行繼續(xù)熔化，繼續(xù)熔化時(shí)間為15min～40min；

繼續(xù)熔化過程中，通過調(diào)整頂部加熱器和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器的加熱功率，使0.8≤c＜1，并使多晶硅鑄錠爐的加熱溫度從T2逐步降至T3；其中，T3為多晶硅結(jié)晶溫度且T3＝1420℃～1440℃；

步驟三、長晶及同步排雜：步驟二中熔化及后期排雜完成后，開始進(jìn)行定向凝固并進(jìn)入長晶過程；長晶過程中，通過調(diào)整頂部加熱器和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器的加熱功率，使0.3≤c＜0.9；

步驟四、退火及冷卻：步驟三中長晶過程完成后，進(jìn)行退火與冷卻，并獲得加工成型的多晶硅鑄錠。

上述一種多晶硅半熔鑄錠方法，其特征是：步驟一中所述頂部加熱器通過第一電極與頂部加熱電源連接，四個(gè)所述側(cè)部加熱器均通過第二電極與側(cè)部加熱電源連接；所述頂部加熱電源和側(cè)部加熱電源均與加熱功率調(diào)節(jié)裝置連接，所述加熱功率調(diào)節(jié)裝置為對(duì)頂部加熱電源和側(cè)部加熱電源的輸出功率分別進(jìn)行調(diào)節(jié)的功率調(diào)節(jié)裝置。

上述一種多晶硅半熔鑄錠方法，其特征是：步驟一、步驟二和步驟三中四個(gè)所述側(cè)部加熱器的加熱功率均相同；步驟二中進(jìn)行熔化及后期排雜過程中，向多晶硅鑄錠爐內(nèi)充入惰性氣體并將多晶硅鑄錠爐內(nèi)氣壓保持在Q1，其中Q1＝550mbar～650mbar。

上述一種多晶硅半熔鑄錠方法，其特征是：步驟一、步驟二和步驟三中所述頂部加熱器的實(shí)際加熱功率為70kW～90kW；步驟一中所述P_{d max}的150kW～180kW，P_{c max}＝220kW～260kW。

上述一種多晶硅半熔鑄錠方法，其特征是：步驟201中進(jìn)行熔化時(shí)，包括以下步驟：

步驟2011、升溫：將多晶硅鑄錠爐的加熱溫度從T1逐步升高至T2；升溫過程中，所述多晶硅鑄錠爐內(nèi)氣壓保持在Q1；其中Q1＝550mbar～650mbar；

本步驟中，所述多晶硅鑄錠爐的頂側(cè)比系數(shù)c＝1；

步驟2012、第一次保溫：將多晶硅鑄錠爐的加熱溫度控制在T2，并保溫4h～8h；保溫過程中，所述多晶硅鑄錠爐內(nèi)氣壓保持在Q1；

本步驟中，所述多晶硅鑄錠爐的頂側(cè)比系數(shù)c＝1；

步驟2013、第二次保溫：將多晶硅鑄錠爐的加熱溫度控制在T2，并保溫10h～14h；保溫過程中，所述多晶硅鑄錠爐內(nèi)氣壓保持在Q1；

本步驟中，通過調(diào)整頂部加熱器和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器的加熱功率，使0.9≤c＜1.3。

上述一種多晶硅半熔鑄錠方法，其特征是：步驟2013中進(jìn)行第二次保溫過程中，通過調(diào)整頂部加熱器和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器的加熱功率，使c從1.2逐漸降低至0.95。

上述一種多晶硅半熔鑄錠方法，其特征是：步驟202中熔化后期排雜過程中，通過調(diào)整頂部加熱器和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器的加熱功率，使c從0.95逐漸降低至0.8。

上述一種多晶硅半熔鑄錠方法，其特征是：步驟三中進(jìn)行長晶及同步排雜之前，先將多晶硅鑄錠爐的加熱溫度從T3降至T4，其中T4＝1410℃～1430℃；

步驟三中進(jìn)行長晶及同步排雜時(shí)，包括以下步驟：

步驟301、前期長晶及同步除雜：將多晶硅鑄錠爐的加熱溫度從T4逐步升至T3，并通過調(diào)整頂部加熱器和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器的加熱功率，使c從c₁逐漸降低至c₀；其中c₁＝0.8～0.9，c₀＝0.3～0.6；前期長晶時(shí)間為10h～15h；

步驟302、后期長晶及同步除雜：將多晶硅鑄錠爐的加熱溫度從T3逐步降至T5，并通過調(diào)整頂部加熱器和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器的加熱功率，使c從c₀逐漸增至1；其中T5＝1405℃～1425℃；后期長晶時(shí)間為28h～35h。

上述一種多晶硅半熔鑄錠方法，其特征是：步驟三中進(jìn)行長晶及同步排雜過程中，長晶速率控制在10mm/h～13mm/h。

上述一種多晶硅半熔鑄錠方法，其特征是：步驟201中進(jìn)行熔化時(shí)，待坩堝內(nèi)側(cè)底部硅料的厚度為13mm～20mm時(shí)，熔化完成。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、設(shè)計(jì)合理且處理工藝步驟簡單，易于掌握。

2、投入成本低且實(shí)現(xiàn)方便。

3、使用操作簡便，熔化后期和長晶過程中通過調(diào)整頂部加熱器和側(cè)部加熱器的加熱功率達(dá)到有效排雜的目的。并且，控制簡便且實(shí)現(xiàn)方便，在熔化后期和長晶過程中通過調(diào)整頂部加熱器和側(cè)部加熱器的加熱功率控制多晶硅鑄錠爐的頂側(cè)比系數(shù)，同時(shí)在長晶過程中控制長晶速率即可。

4、長晶過程設(shè)計(jì)合理，長晶過程中通過控制長晶速率和頂側(cè)比系數(shù)，達(dá)到邊長晶邊排雜的目的，能有效降低鑄錠產(chǎn)品中的硬質(zhì)點(diǎn)，并能將準(zhǔn)方探傷的硬質(zhì)點(diǎn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定降到1％以內(nèi)。

5、預(yù)熱及熔化過程簡便且易于掌握，采用多晶硅鑄錠爐對(duì)裝于坩堝內(nèi)的硅料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱過程中多晶硅鑄錠爐的頂側(cè)比系數(shù)c＝1；實(shí)際進(jìn)行熔化時(shí)，先將多晶硅鑄錠爐的加熱溫度逐步升高至多晶硅的熔化溫度，再控制多晶硅鑄錠爐的加熱溫度不變進(jìn)行第一次保溫且保溫4h～8h，之后控制多晶硅鑄錠爐的加熱溫度不變進(jìn)行第二次保溫且保溫10h～14h，然后進(jìn)入熔化后期排雜過程，具體是采用多晶硅鑄錠爐對(duì)裝于坩堝內(nèi)的硅料進(jìn)行繼續(xù)熔化，繼續(xù)熔化時(shí)間為15min～40min。熔化后期排雜過程完成后，熔化過程結(jié)束。熔化過程設(shè)計(jì)合理、實(shí)現(xiàn)方便且使用效果好，可有效改善長晶質(zhì)量，降低粘堝率，提高太陽能電池片的轉(zhuǎn)換效率，能有效提高成品率。同時(shí)，能準(zhǔn)確熔化到長晶階段的切換時(shí)機(jī)，杜絕了由于熔料時(shí)間不足或熔料時(shí)間過長造成的多晶硅鑄錠質(zhì)量下降、成本上升等問題。并且，采用本發(fā)明對(duì)多晶硅鑄錠過程中熔料至長晶的切換時(shí)機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確把握后，能確保長晶的質(zhì)量和最終制成電池片的轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，熔化后期液面平整。

6、排雜方法簡單、設(shè)計(jì)合理且排雜效果好，熔化后期通過調(diào)整頂部加熱器和側(cè)部加熱器的加熱功率控制頂側(cè)比系數(shù)進(jìn)行同步排雜，同時(shí)在長晶過程中通過控制長晶速率和頂側(cè)比系數(shù)，實(shí)現(xiàn)邊長晶邊排雜，起到二次排雜的作用。與現(xiàn)有多晶硅半熔鑄錠工藝采用的先排雜后長晶方式相比，本發(fā)明不需要更改多晶硅鑄錠爐內(nèi)的加熱器結(jié)構(gòu)，操作簡單，只需更改工藝參數(shù)即可達(dá)到有效排雜和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，能將準(zhǔn)方探傷的硬質(zhì)點(diǎn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定降到1％以內(nèi)。因而，本發(fā)明所采用的排雜工藝能夠有效降低硅料中的雜質(zhì)含量，從而使生長的硅錠有較高的質(zhì)量，并能有效減少硬質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生從而提高硅錠成品率，并減少硅片切割斷線率，提高硅錠的成品率及太陽能電池片的整體轉(zhuǎn)換效率，該排雜方法操作方便、實(shí)用性強(qiáng)，便于批量生產(chǎn)。

7、多晶硅鑄錠爐內(nèi)加熱器采用雙電源進(jìn)行單獨(dú)控制，不需要更改多晶硅鑄錠爐內(nèi)的加熱器結(jié)構(gòu)，投入成本低且實(shí)現(xiàn)方便，頂部加熱器和側(cè)部加熱器采用各自獨(dú)立的電源，頂部加熱器和側(cè)部加熱器能進(jìn)行單獨(dú)控制且二者的加熱功率能分開單獨(dú)進(jìn)行控制，此時(shí)控制方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一、更加節(jié)能，無需頂部加熱器和側(cè)部加熱器采用同樣的加熱功率，從而達(dá)到減少加熱電力的目的，同時(shí)能有效減少單位時(shí)間內(nèi)冷卻水帶走的熱量，從而間接地減少了動(dòng)力制冷設(shè)備的負(fù)荷；第二、能更好地控制熱場，由于頂部加熱器和側(cè)部加熱器能進(jìn)行單獨(dú)控制，能簡便實(shí)現(xiàn)頂部加熱器和側(cè)部加熱器分開加熱的目的，從而能達(dá)到有效控制熱場的目的；第三、對(duì)于晶體生長過程具有很大的改善作用，有利于在多晶硅鑄錠爐內(nèi)部形成更均勻的垂直梯度熱場，從而更好地控制長晶速率，使得長晶界面更加平緩，從而減少陰影、紅區(qū)等不利因素，加熱效果更佳；第四、能有效減輕主線路上承載的負(fù)荷，有效減少主線路上的電流疊加量，從而減少線路負(fù)載量，對(duì)于母線和配電室有一定的保護(hù)作用；第五、能延長內(nèi)部熱場的使用壽命。

8、長晶過程控制簡單、實(shí)現(xiàn)方便且使用效果好，不僅簡化多晶硅鑄錠長晶工藝的步驟，使整個(gè)長晶過程中溫度控制更趨于穩(wěn)定狀態(tài)，能達(dá)到節(jié)省能源的目的，同時(shí)在長晶過程中能同步進(jìn)行排雜，能有效改善長晶質(zhì)量，降低硬質(zhì)點(diǎn)，降低粘堝率，提高太陽能電池片的轉(zhuǎn)換效率，該方法操作方便、實(shí)用性強(qiáng)，便于批量生產(chǎn)。同時(shí)，長晶過程中對(duì)長晶速度進(jìn)行合理控制，且合理控制長晶過程后，能確保長晶的質(zhì)量和制成電池片的轉(zhuǎn)換效率。因而，本發(fā)明所采用的長晶工藝更加穩(wěn)定了硅錠生長過程，為長晶過程提供了較好的環(huán)境，避免長晶過程中造成的微缺陷，增強(qiáng)了實(shí)用性，便于批量生產(chǎn)。

9、實(shí)用性強(qiáng)，便于批量生產(chǎn)。

綜上所述，本發(fā)明方法步驟簡單、設(shè)計(jì)合理且實(shí)現(xiàn)方便、使用效果好，能解決現(xiàn)有多晶硅半熔鑄錠工藝存在的排雜效果較差、鑄錠成品質(zhì)量不能保證等問題。

下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程框圖。

圖2為本發(fā)明多晶硅鑄錠爐內(nèi)頂部加熱器與側(cè)部加熱器的布設(shè)位置示意圖。

圖3為本發(fā)明頂部加熱器、側(cè)部加熱器與加熱功率調(diào)節(jié)裝置的電路原理框圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—坩堝； 2—頂部加熱器； 2-1—頂部加熱電源；

3—多晶硅鑄錠爐； 4—側(cè)部加熱器； 4-1—側(cè)部加熱電源；

5—DS塊； 6—加熱功率調(diào)節(jié)裝置； 7—坩堝護(hù)板；

8—保溫筒； 9—托桿。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示的一種多晶硅半熔鑄錠方法，包括以下步驟：

步驟一、預(yù)熱：將多晶硅鑄錠爐3內(nèi)位于坩堝1上方的頂部加熱器2和四個(gè)分別布設(shè)在坩堝1的四個(gè)側(cè)壁外側(cè)的側(cè)部加熱器4均開啟，并采用多晶硅鑄錠爐3對(duì)裝于坩堝1內(nèi)的硅料進(jìn)行預(yù)熱，并將多晶硅鑄錠爐3的加熱溫度逐步提升至T1；預(yù)熱時(shí)間為5h，其中T1＝1200℃；

本步驟中，所述多晶硅鑄錠爐3的頂側(cè)比系數(shù)c＝1；

其中，頂側(cè)比系數(shù)c_ding為頂部加熱器2的功率比系數(shù)且P_d為頂部加熱器2的實(shí)際加熱功率，P_{d max}為頂部加熱器2的最大加熱功率；P_c為側(cè)部加熱器4的實(shí)際加熱功率，P_{c max}為側(cè)部加熱器4的最大加熱功率；P_{d max}＜P_{c max}；

步驟二、熔化及后期排雜，過程如下：

步驟201、熔化：按照常規(guī)的多晶硅半熔鑄錠法，采用多晶硅鑄錠爐3對(duì)裝于坩堝1內(nèi)的硅料進(jìn)行熔化，熔化溫度為T1～T2；其中T2＝1535℃；

步驟202、熔化后期排雜：采用多晶硅鑄錠爐3對(duì)裝于坩堝1內(nèi)的硅料進(jìn)行繼續(xù)熔化，繼續(xù)熔化時(shí)間為25min；

繼續(xù)熔化過程中，通過調(diào)整頂部加熱器2和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率，使0.8≤c＜1，并使多晶硅鑄錠爐3的加熱溫度從T2逐步降至T3；其中，T3為多晶硅結(jié)晶溫度且T3＝1430℃；

步驟三、長晶及同步排雜：步驟二中熔化及后期排雜完成后，開始進(jìn)行定向凝固并進(jìn)入長晶過程；長晶過程中，通過調(diào)整頂部加熱器2和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率，使0.3≤c＜0.9；

步驟四、退火及冷卻：步驟三中長晶過程完成后，進(jìn)行退火與冷卻，并獲得加工成型的多晶硅鑄錠。

實(shí)際使用過程中，可根據(jù)具體需要，對(duì)T1、T2和T3的大小進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。其中，T2為多晶硅熔化溫度。并且，能根據(jù)具體需要，對(duì)步驟一中的預(yù)熱時(shí)間、步驟201中的熔化時(shí)間和步驟202中的繼續(xù)熔化時(shí)間分別進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

目前，多晶硅鑄錠方法主要有半熔鑄錠法和全熔鑄錠法兩種，半熔鑄錠法也稱為有籽晶鑄錠多晶硅法，是指采用毫米級(jí)硅料作為形核中心進(jìn)行外延生長，鑄造低缺陷高品質(zhì)的多晶硅鑄錠；全熔鑄錠法也稱為無籽晶鑄錠多晶硅法或無籽晶高效多晶硅技術(shù)，是指采用非硅材料在坩堝底部制備表面粗糙的異質(zhì)形核層，通過控制形核層的粗糙度與形核時(shí)過冷度來獲得較大形核率，鑄造低缺陷高品質(zhì)多晶硅鑄錠。本實(shí)施例中，步驟一中進(jìn)行預(yù)熱之前，先按照常規(guī)半熔鑄錠法的裝料方法進(jìn)行裝料。如圖2所示，裝料完成后，將坩堝1放置于多晶硅鑄錠爐3內(nèi)的DS塊5上。其中，DS塊5為石墨塊，所述石墨塊的導(dǎo)熱性很強(qiáng)。所述DS塊5也稱為定向固化塊或DS-BLOCK。所述多晶硅鑄錠爐3內(nèi)設(shè)置有保溫筒8。

本實(shí)施例中，步驟四中進(jìn)行退火及冷卻時(shí)，按照常規(guī)半熔鑄錠法的退火及冷卻方法進(jìn)行退火與冷卻。

本實(shí)施例中，所述多晶硅鑄錠爐3為G5型鑄錠爐。并且，所述多晶硅鑄錠爐3具體為浙江晶盛機(jī)電股份有限公司生產(chǎn)的G5型鑄錠爐。所述坩堝1為石英坩堝且其為G5坩堝，并且生產(chǎn)出來的多晶硅鑄錠為G5錠。

實(shí)際使用時(shí)，所述石英坩堝的裝料量為600kg左右。

本實(shí)施例中，所述石英坩堝的裝料量為560kg。實(shí)際使用過程中，可以根據(jù)具體需要，對(duì)所述石英坩堝的裝料量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

本實(shí)施例中，如圖2、圖3所示，步驟一中所述頂部加熱器2通過第一電極與頂部加熱電源2-1連接，四個(gè)所述側(cè)部加熱器4均通過第二電極與側(cè)部加熱電源4-1連接；所述頂部加熱電源2-1和側(cè)部加熱電源4-1均與加熱功率調(diào)節(jié)裝置6連接，所述加熱功率調(diào)節(jié)裝置6為對(duì)頂部加熱電源2-1和側(cè)部加熱電源4-1的輸出功率分別進(jìn)行調(diào)節(jié)的功率調(diào)節(jié)裝置。

所述頂部加熱電源2-1和側(cè)部加熱電源4-1均為功率可調(diào)節(jié)電源，并且頂部加熱器2和四個(gè)所述側(cè)部加熱器4分別采用兩個(gè)不同的電源(即所述頂部加熱電源和所述側(cè)部加熱電源)，能實(shí)現(xiàn)頂部加熱器2和側(cè)部加熱器4的單獨(dú)控制，使用操作簡便且使用效果好。

本實(shí)施例中，所述加熱功率調(diào)節(jié)裝置6中包括兩個(gè)加熱功率調(diào)節(jié)設(shè)備，兩個(gè)所述加熱功率調(diào)節(jié)設(shè)備分別為對(duì)頂部加熱器2的加熱功率進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一加熱功率調(diào)節(jié)設(shè)備和對(duì)四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率進(jìn)行同步調(diào)節(jié)的第二加熱功率調(diào)節(jié)設(shè)備。

實(shí)際使用時(shí)，兩個(gè)所述加熱功率調(diào)節(jié)設(shè)備也可以共用一個(gè)所述加熱功率調(diào)節(jié)設(shè)備，只需能達(dá)到對(duì)兩個(gè)所述電源分別進(jìn)行控制的目的即可。

本實(shí)施例中，所述頂部加熱器2和側(cè)部加熱器4均為現(xiàn)有多晶硅鑄錠爐采用的現(xiàn)有加熱器，所述頂部加熱器2和四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的結(jié)構(gòu)和布設(shè)位置均為現(xiàn)有多晶硅鑄錠爐相同。每個(gè)所述側(cè)部加熱器4均與位于其內(nèi)側(cè)的坩堝1的側(cè)壁呈平行布設(shè)。

所述坩堝1的四個(gè)側(cè)壁外側(cè)均設(shè)置有坩堝護(hù)板7，所述側(cè)部加熱器4位于坩堝護(hù)板7外側(cè)；所述坩堝護(hù)板7為呈豎直向布設(shè)的石墨板。

同時(shí)，所述坩堝1下方還設(shè)置有托桿9。

實(shí)際安裝時(shí)，所述頂部加熱器2和四個(gè)所述側(cè)部加熱器4均通過吊裝件吊裝在多晶硅鑄錠爐3的頂蓋上。

本實(shí)施例中，步驟一、步驟二和步驟三中四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率均相同；步驟二中進(jìn)行熔化及后期排雜過程中，向多晶硅鑄錠爐3內(nèi)充入惰性氣體并將多晶硅鑄錠爐3內(nèi)氣壓保持在Q1，其中Q1＝600mbar。

實(shí)際使用過程中，可根據(jù)具體需要，對(duì)Q1的取值大小進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

同時(shí)，步驟一中進(jìn)行預(yù)熱過程中，向多晶硅鑄錠爐3內(nèi)充入惰性氣體并將多晶硅鑄錠爐3內(nèi)氣壓保持在Q1。

實(shí)際使用時(shí)，步驟一、步驟二和步驟三中所述頂部加熱器2的實(shí)際加熱功率為70kW～90kW；步驟一中所述P_{d max}的150kW～180kW，P_{c max}＝220kW～260kW。

本實(shí)施例中，步驟一中所述P_{d max}的160kW，P_{c max}＝240kW。實(shí)際使用過程中，可根據(jù)具體需要，對(duì)P_{d max}和P_{c max}的取值大小分別進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

本實(shí)施例中，步驟201中進(jìn)行熔化時(shí)，包括以下步驟：

步驟2011、升溫：將多晶硅鑄錠爐3的加熱溫度從T1逐步升高至T2；升溫過程中，所述多晶硅鑄錠爐3內(nèi)氣壓保持在Q1；其中Q1＝550mbar～650mbar；

本步驟中，所述多晶硅鑄錠爐3的頂側(cè)比系數(shù)c＝1；

步驟2012、第一次保溫：將多晶硅鑄錠爐3的加熱溫度控制在T2，并保溫6h；保溫過程中，所述多晶硅鑄錠爐3內(nèi)氣壓保持在Q1；

本步驟中，所述多晶硅鑄錠爐3的頂側(cè)比系數(shù)c＝1；

步驟2013、第二次保溫：將多晶硅鑄錠爐3的加熱溫度控制在T2，并保溫11h～12h；保溫過程中，所述多晶硅鑄錠爐3內(nèi)氣壓保持在Q1；

本步驟中，通過調(diào)整頂部加熱器2和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率，使0.9≤c＜1.3。

本實(shí)施例中，步驟201中進(jìn)行熔化時(shí)，待坩堝1內(nèi)側(cè)底部硅料的厚度為13mm～20mm時(shí)，熔化完成。

實(shí)際使用時(shí)，步驟201中進(jìn)行熔化時(shí)，也可以采用常規(guī)半熔鑄錠法的熔料方法。

本實(shí)施例中，步驟2013中進(jìn)行第二次保溫過程中，通過調(diào)整頂部加熱器2和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率，使c逐步降低；

并且，步驟2013中進(jìn)行第二次保溫過程中，通過調(diào)整頂部加熱器2和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率，使c從1.2逐漸降低至0.95。

實(shí)際使用過程中，步驟2013中進(jìn)行第二次保溫過程中，也可以通過調(diào)整頂部加熱器2和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率，使c從1.3逐漸降低至0.9。

本實(shí)施例中，步驟202中熔化后期排雜過程中，通過調(diào)整頂部加熱器2和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率，使c逐漸降低。

并且，步驟202中熔化后期排雜過程中，通過調(diào)整頂部加熱器2和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率，使c從0.95逐漸降低至0.8。

實(shí)際使用過程中，步驟202中熔化后期排雜過程中，也可以通過調(diào)整頂部加熱器2和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率，使c從1逐漸降低至0.8。

本實(shí)施例中，步驟三中進(jìn)行長晶及同步排雜之前，先將多晶硅鑄錠爐3的加熱溫度從T3降至T4，其中T4＝1420℃；

并且，將多晶硅鑄錠爐3的加熱溫度從T3降至T4的降溫時(shí)間為1h～2h。

步驟三中進(jìn)行長晶及同步排雜時(shí)，包括以下步驟：

步驟301、前期長晶及同步除雜：將多晶硅鑄錠爐3的加熱溫度從T4逐步升至T3，并通過調(diào)整頂部加熱器2和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率，使c從c₁逐漸降低至c₀；其中c₁＝0.8，c₀＝0.5；前期長晶時(shí)間為12h；

步驟302、后期長晶及同步除雜：將多晶硅鑄錠爐3的加熱溫度從T3逐步降至T5，并通過調(diào)整頂部加熱器2和/或四個(gè)所述側(cè)部加熱器4的加熱功率，使c從c₀逐漸增至1；其中T5＝1415℃；后期長晶時(shí)間為31h。

本實(shí)施例中，步驟三中進(jìn)行長晶及同步排雜過程中，長晶速率控制在12mm/h。

并且，步驟三中進(jìn)行長晶及同步排雜過程中，根據(jù)所控制的長晶速率，對(duì)提籠高度進(jìn)行確定。

本實(shí)施例中，所述惰性氣體為氬氣。

本實(shí)施例中，所加工成型多晶硅鑄錠的表面無雜質(zhì)，無粘堝現(xiàn)象，鑄錠底部含氧量降低62％以上，少子壽命＞5.5us(微秒)，硬質(zhì)點(diǎn)比例＜0.5％，成品率為86％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同的是：步驟一中T1＝1125℃，預(yù)熱時(shí)間為6h，步驟一中所述P_{d max}的150kW，P_{c max}＝220kW；步驟201中T2＝1530℃，步驟2012中進(jìn)行第一次保溫時(shí)保溫8h，步驟2013中進(jìn)行第二次保溫時(shí)保溫14h；步驟202中繼續(xù)熔化時(shí)間為40min，T3＝1420℃；步驟三中T4＝1410℃，步驟301中c₁＝0.9，c₀＝0.6，前期長晶時(shí)間為15h；步驟302中T5＝1405℃，后期長晶時(shí)間為35h；步驟三中長晶速率控制在10mm/h；步驟一、步驟二和步驟三中所述的Q1＝550mbar。

本實(shí)施例中，其余方法步驟和工藝參數(shù)均與實(shí)施例1相同。

本實(shí)施例中，所加工成型多晶硅鑄錠的表面無雜質(zhì)，無粘堝現(xiàn)象，鑄錠底部含氧量降低58％以上，少子壽命＞5.5us(微秒)，硬質(zhì)點(diǎn)比例＜0.5％，成品率為82％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同的是：步驟一中T1＝1285℃，預(yù)熱時(shí)間為4h，步驟一中所述P_{d max}的180kW，P_{c max}＝260kW；步驟201中T2＝1550℃，步驟2012中進(jìn)行第一次保溫時(shí)保溫4h，步驟2013中進(jìn)行第二次保溫時(shí)保溫10h；步驟202中繼續(xù)熔化時(shí)間為15min，T3＝1440℃；步驟三中T4＝1430℃，步驟301中c₁＝0.8，c₀＝0.3，前期長晶時(shí)間為10h；步驟302中T5＝1425℃，后期長晶時(shí)間為28h；步驟三中長晶速率控制在13mm/h；步驟一、步驟二和步驟三中所述的Q1＝650mbar。

本實(shí)施例中，其余方法步驟和工藝參數(shù)均與實(shí)施例1相同。

本實(shí)施例中，所加工成型多晶硅鑄錠的表面無雜質(zhì)，無粘堝現(xiàn)象，鑄錠底部含氧量降低60％以上，少子壽命＞5.5us(微秒)，硬質(zhì)點(diǎn)比例＜0.5％，成品率為78％。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。