專利名稱：一種多晶硅鑄錠的摻雜方法及其實(shí)現(xiàn)該方法的鑄錠設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種太陽能多晶硅鑄錠技術(shù)，涉及一種太陽能多晶硅鑄錠的摻雜方法及其實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，制備多晶硅太陽能電池的硅片導(dǎo)電類型要求為P型、電阻率要求在 1-3 Ω 范圍內(nèi)，因此需要對(duì)鑄錠的多晶硅料進(jìn)行硼母合金的配料摻雜。現(xiàn)行方法是裝料前裝料人員通過對(duì)所裝硅料進(jìn)行抽測，測定電阻率和導(dǎo)電類型，根據(jù)抽測的電阻率和導(dǎo)電類型數(shù)據(jù)，確定需要摻雜硼母合金的重量。對(duì)于高質(zhì)量的原生硅料通過抽測部分硅料就能夠反映硅料的整體情況，計(jì)算的硼母合金摻雜重量比較準(zhǔn)確，故鑄造出來的多晶硅錠的導(dǎo)電類型和電阻率均能夠滿足太陽能電池的要求。由于高質(zhì)量的原生硅料價(jià)格太高，多晶硅鑄錠廠家經(jīng)常將單晶邊皮料、單晶頭尾料、單晶堝底料、多晶邊皮料、多晶頂?shù)琢弦约皢巍⒍嗑Ч杵瑥U料等低品質(zhì)雜料摻入原生硅料中進(jìn)行鑄錠，以降低成本。由于上述雜料的存在，通過抽測很難評(píng)估硅料整體的質(zhì)量性能，故計(jì)算硼母合金的配料摻雜重量很容易出現(xiàn)偏差， 以至于多晶硅錠出現(xiàn)P型高阻或低阻硅錠，甚至出現(xiàn)N型錠等廢品，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種多晶硅鑄錠的摻雜方法及其實(shí)現(xiàn)該方法的鑄錠設(shè)備，使用該方法抽測硅料評(píng)估硅料整體質(zhì)量性能精確度高， 故計(jì)算摻雜硼母合金的重量準(zhǔn)確，廢品率低。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種太陽能多晶硅鑄錠的摻雜方法，其包括以下步驟1、將不低于50 %的原生硅料及其回收的雜料置于石英坩堝內(nèi)，將石英坩堝裝入鑄錠爐內(nèi)；2、將鑄錠爐升溫，當(dāng)硅料全部融化時(shí)，從熔融的硅液中提取出一部分多晶硅液，將提取的多晶硅液凝固成多晶硅塊，快速冷卻到室溫后對(duì)多晶硅塊進(jìn)行導(dǎo)電類型和電阻率測試；3、根據(jù)多晶硅塊的導(dǎo)電類型和電阻率測量數(shù)據(jù)計(jì)算摻雜硼母合金的重量；4、將所計(jì)算的硼母合金添加到鑄錠爐內(nèi)熔融的多晶硅料中進(jìn)行鑄錠。為完成上述所述太陽能多晶硅鑄錠的摻雜方法，本發(fā)明的還提供了一種鑄錠設(shè)備，其包括石英坩堝、鑄錠爐、副室、熔融硅料石英提取棒和硼母合金進(jìn)料勺；鑄錠爐上端面開有提取口，提取口上固定有副室；副室下端固定有密封提取口的控制閥門，上端有提取棒插口，提取棒和副室壁用橡膠圈密封，側(cè)壁上有觀測門、進(jìn)氣管和出氣管、還固定有可繞軸旋轉(zhuǎn)的進(jìn)料勺，進(jìn)氣管和出氣管分別安裝有控壓閥；石英提取棒的下端可拆卸地固定有盛料勺。這樣，當(dāng)裝入鑄錠爐內(nèi)的硅料全部熔化后，將副室內(nèi)空氣抽出，使其壓力與鑄錠爐內(nèi)的壓力環(huán)境相同，這時(shí)打開提取口的控制閥門，石英提取棒下端的盛料勺快速盛取熔融的硅樣料后，提出到盛料勺位于副室內(nèi)后，將控制閥門關(guān)閉，這時(shí)打開進(jìn)氣管和出氣管上的控壓閥，充入氬氣，并保持一定的壓力，以便快速冷卻多晶硅樣料。當(dāng)石英提取棒的盛料勺內(nèi)的硅樣料凝固，并冷卻到室溫時(shí)，將副室壓力調(diào)整到大氣壓力，打開副室門，從石英提取棒上拆下盛料勺，取出多晶硅樣塊。對(duì)多晶硅樣塊進(jìn)行導(dǎo)電類型和電阻率測試，計(jì)算出添加的硼母合金的重量，放入進(jìn)料勺，關(guān)閉副室門，再次將副室內(nèi)空氣抽出，使其壓力與鑄錠爐內(nèi)的壓力環(huán)境相同，再次打開提取口的控制閥門，旋轉(zhuǎn)盛料勺，將硼母合金置于熔融的多晶硅液中鑄錠，關(guān)閉控制閥門。也可使用其它裝置提取熔融的硅料，只要從鑄錠爐內(nèi)提取熔融的硅料和加入硼母合金時(shí)不破壞鑄錠爐的鑄錠環(huán)境即可。采用本發(fā)明的方法取出的多晶硅樣塊是在鑄錠爐中的硅料全部融化混合后取出的，硅料的整體性能均勻，故部分溶液可以代表整體溶液的性能。我們通過測量部分溶液結(jié)晶成的多晶硅樣塊即可反映出整體硅液結(jié)晶成固體的性能。當(dāng)掌握了整體硅液凝固成多晶硅錠電性能后，在計(jì)算摻雜的硼母合金重量時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)偏差，使原生硅料中摻入單晶邊皮料、單晶頭尾料、單晶堝底料、多晶邊皮料、多晶頂?shù)琢弦约皢巍⒍嗑Ч杵瑥U料等雜料后準(zhǔn)確計(jì)算摻雜的硼母合金重量成為可能，從而減少了多晶硅錠出現(xiàn)P型高阻或低阻硅錠，甚至出現(xiàn)N型錠的幾率，有效降低了生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟(jì)損失。表1為正常摻雜與本發(fā)明方法摻雜電性能良率對(duì)比。表1正常摻雜與本發(fā)明方法摻雜電性能良率對(duì)比
爐號(hào)摻雜方法電性能良率(1個(gè)月內(nèi)測定平均數(shù))1月份2月份3月份1正常摻雜90%90%91%2本發(fā)明方法摻雜98%99%98%


圖1為本發(fā)明的鑄錠設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。實(shí)施例，一種太陽能多晶硅鑄錠的摻雜方法，其包括以下步驟1、將不低于50%的原生硅料及其回收的雜料單晶邊皮料、單晶頭尾料、單晶堝底料、多晶邊皮料、多晶頂?shù)琢弦约皢?、多晶硅片廢料等雜料中的一種或者任意種置于坩堝內(nèi)，將坩堝裝入鑄錠爐內(nèi)。2、將鑄錠爐升溫，當(dāng)硅料全部融化時(shí)，從熔融的硅液中提取出一部分硅液，凝固成多晶硅塊，多晶硅塊用氬氣快速冷卻到室溫后，用P/N型測試儀測量硅塊的導(dǎo)電類型，用四探針電阻測試儀測量硅塊的電阻率。3、根據(jù)多晶硅塊的導(dǎo)電類型和電阻率測量數(shù)據(jù)計(jì)算摻雜硼母合金的重量；4、將所計(jì)算的硼母合金添加到鑄錠爐內(nèi)熔融的多晶硅料中進(jìn)行鑄錠。
為完成上述所述太陽能多晶硅鑄錠的摻雜方法，本發(fā)明的還提供了一種鑄錠設(shè)備，如圖1所示，其包括石英坩堝2、鑄錠爐1、副室12、熔融硅料石英提取棒4和硼母合金進(jìn)料勺6。鑄錠爐1上端面開有提取口，提取口上固定有副室12。副室12下端固定有密封提取口的控制閥門5，上端有提取棒4的插口，提取棒4和副室12壁用橡膠圈11密封，側(cè)壁上有觀測門10、進(jìn)氣管13和出氣管14、還固定有可繞軸旋轉(zhuǎn)的進(jìn)料勺6，進(jìn)氣管13和出氣管 14分別安裝有控壓閥8、7。石英提取棒4的下端螺紋固定有盛料勺15。進(jìn)氣管13和出氣管14充入氬氣保護(hù)氣。本發(fā)明的方法還可采用其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)，只要從鑄錠爐內(nèi)提取熔融的硅料和加入硼母合金時(shí)不破壞鑄錠爐的鑄錠環(huán)境即可。
權(quán)利要求
1.一種太陽能多晶硅鑄錠的摻雜方法，其包括步驟(1)將不低于50%的原生硅料及其回收的雜料置于石英坩堝內(nèi)，將石英坩堝裝入鑄錠爐內(nèi)；其特征在于其還包括以下步驟( 將鑄錠爐升溫，當(dāng)硅料全部融化時(shí)，從熔融的硅液中提取出一部分多晶硅液，將提取的多晶硅液凝固成多晶硅塊，快速冷卻到室溫后對(duì)多晶硅塊進(jìn)行導(dǎo)電類型和電阻率測試；C3)根據(jù)多晶硅塊的導(dǎo)電類型和電阻率測量數(shù)據(jù)計(jì)算摻雜硼母合金的重量；(4)將所計(jì)算的硼母合金添加到鑄錠爐內(nèi)熔融的多晶硅料中進(jìn)行鑄錠。
2.一種完成權(quán)利要求1所述的太陽能多晶硅鑄錠的摻雜方法的鑄錠設(shè)備，其包括石英坩堝、鑄錠爐、副室、熔融硅料石英提取棒和硼母合金進(jìn)料勺；鑄錠爐上端面開有提取口，提取口上固定有副室；副室下端固定有密封提取口的控制閥門，上端有提取棒插口，提取棒和副室壁用橡膠圈密封，側(cè)壁上有觀測門、進(jìn)氣管和出氣管、還固定有可繞軸旋轉(zhuǎn)的進(jìn)料勺， 進(jìn)氣管和出氣管分別安裝有控壓閥；石英提取棒的下端可拆卸地固定有盛料勺。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能多晶硅鑄錠的摻雜方法及其摻雜設(shè)備，其摻雜方法包括1、將不低于50％的原生硅料及其回收的雜料置于坩堝內(nèi)，將坩堝裝入鑄錠爐內(nèi)；2、將鑄錠爐升溫，當(dāng)硅料全部融化時(shí)，從熔融的硅液中提取出一部分多晶硅液凝固成多晶硅塊，快速冷卻到室溫后對(duì)多晶硅塊進(jìn)行導(dǎo)電類型和電阻率測試；3、根據(jù)多晶硅塊的導(dǎo)電類型和電阻率測量數(shù)據(jù)計(jì)算摻雜硼母合金的重量；4、將所計(jì)算的硼母合金添加到鑄錠爐內(nèi)熔融的多晶硅料中進(jìn)行鑄錠。其摻雜設(shè)備包括石英坩堝、鑄錠爐、充氮冷卻副室、熔融硅料石英提取棒和硼母合金進(jìn)料勺。使用本發(fā)明的方法抽測硅料評(píng)估硅料整體質(zhì)量性能精確度高，故計(jì)算摻雜硼母合金的重量準(zhǔn)確，廢品率低。本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。
文檔編號(hào)C30B28/06GK102181926SQ20111008731
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者劉曉兵, 金浩 申請(qǐng)人:光為綠色新能源有限公司