專利名稱：高效多晶硅鑄錠方法
局效多晶娃鑄錠方法技術(shù)領域
本發(fā)明屬于光伏技術(shù)領域，具體涉及一種高效多晶硅鑄錠方法。
背景技術(shù)：
利用硅材料制成太陽能電池組件，需要經(jīng)過一系列復雜的加工工藝過程，，其中多晶硅錠的生長是多晶硅電池片生產(chǎn)中非常重要的一個環(huán)節(jié)。從多晶硅料投入鑄錠爐內(nèi)至多晶硅錠生長完畢出爐，其中的生產(chǎn)步驟包括抽空檢漏、加熱、融化、長晶、退火冷卻幾大步驟。
目前，多晶硅鑄錠工藝的加熱步驟均是在真空模式下分4、5個階段，利用功率控制升溫至1175°C，然后進入熔化步驟；進入熔化步驟后，先在1175°C保溫一段時間，然后將爐室內(nèi)壓力逐步升至600mbar同時升溫至1540°C，將硅料完全熔化，熔化穩(wěn)定后再降溫至1445°C左右為長晶步驟做準備；穩(wěn)定后進入長晶步驟開始晶體生長。
本發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:目前多晶硅鑄錠爐的主流設備，單爐裝料量為450至520kg，單爐多晶硅鑄錠周期平均為64小時，硅錠的生長速率為7.81kg/h，生產(chǎn)效率較低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種高效多晶硅鑄錠方法，縮短了多晶硅鑄錠的周期，從而提聞了娃淀的生廣效率。
為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案:
該聞效多晶娃鑄淀方法，包括:
投料:將多晶硅料裝入坩堝中；
抽空檢漏:將裝有多晶硅料的坩堝投入鑄錠爐內(nèi)，合爐后進行抽真空檢漏；
加熱:檢漏通過后開始通電加熱,先以真空模式與進氣控制升至200mbar氣體模式交替的方式，將加熱功率由OKw逐步升至140Kw，再將功率保持在140Kw，利用進氣控制使爐室內(nèi)壓力逐步升至600mbar，最后利用出氣控制將爐室內(nèi)壓力保持在600mbar，溫度升至1520°C 以上；
熔化:在600mbar氣 體模式下，先將溫度保持在1520°C以上，使多晶硅料穩(wěn)定熔化，硅原料全部熔化后，將溫度逐步降低至1450°C以下并保持溫度的穩(wěn)定；
長晶:在600mbar氣體模式下，將溫度逐步降低至1400°C _1410°C之間，同時將隔熱籠逐步開啟至15cm-25cm之間，使娃晶體以一定速度定向生長；
退火:在一定時間內(nèi)，將隔熱籠閉合，同時將溫度降低至1400°C以下并在此溫度保溫一段時間，以消除硅錠內(nèi)部熱應力；
冷卻:逐步打開隔熱籠，將硅錠冷卻至400°C以下，出爐。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:
在加熱步驟中，通過真空與氣體模式的交替運行，能夠及時將爐內(nèi)原料升溫過程中排出的雜質(zhì)及污染物去除，同時快速提高功率，達到縮短爐內(nèi)硅料升溫時間的目的，省去了現(xiàn)有技術(shù)中單獨設置保溫除塵時間的過程，并且使熔化步驟開始時，壓力就已經(jīng)達到了600mbar，溫度達到多晶硅料熔化溫度，因此縮短了多晶硅鑄錠的周期，從而提高了硅錠的生產(chǎn)效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明的實施例所提供的高效多晶硅鑄錠方法的流程圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)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(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1:
如圖1所示，本發(fā)明實施例所提供的高效多晶硅鑄錠方法，包括
S1、投料:將多晶硅料裝入坩堝中。
具體的，將重量為480kg的符合要求的多晶硅料裝入870X870X480mm的方坩堝中。
S2、抽空檢漏:將裝有多晶硅料的坩堝投入鑄錠爐內(nèi)，合爐后進行抽真空檢漏。通過抽真空使鑄錠爐內(nèi)達到真空度要求并進行檢漏，使單位時間泄漏率達到檢漏標準。
S3、加熱:檢漏通過后開始通電加熱，加熱共分為11個階段，均采用功率控制。
前8個階段，以真空模式與進氣控制升至200mbar氣體模式交替的方式,將加熱功率由 OKw 逐步升至 140Kw(165KwX85% )。
第9、10階段，將功率保持在140Kw，同時利用進氣控制使爐室內(nèi)壓力逐步升至600mbar。
第11階段，將爐室內(nèi)溫度升至1520°C以上，優(yōu)選為1540°C，同時利用出氣控制將爐室內(nèi)壓力保持在600mbar 。溫度升至1540°C時，即可轉(zhuǎn)入熔化步驟。
S4、熔化:熔化共分為8個階段，均在600mbar氣體模式下采用溫度控制。
前4個階段，將溫度保持在1540°C，使多晶硅料穩(wěn)定熔化。
后4個階段，硅原料全部熔化后，利用溫度控制將溫度逐步降低至1450°C以下，優(yōu)選為1440°C，并在此溫度下保持穩(wěn)定。
S5、長晶:長晶共分為8個階段，均在600mbar氣體模式下采用溫度控制。
先將溫度在熔化結(jié)束的1440°C維持一段時間，再以一定的梯度，將溫度逐步降低至1400°C -1410°C之間，優(yōu)選為1410°C，同時將隔熱籠以一定的梯度逐步開啟至15cm-25cm之間，優(yōu)選為20cm,使娃晶體以一定速度定向生長。
S6、退火:在一定時間內(nèi)，將隔熱籠閉合，同時將溫度降低至1400°C以下并在此溫度保溫一段時間，以消除硅錠內(nèi)部熱應力。
作為一個優(yōu)選方案，將隔熱籠閉合的同時，將溫度低至1370°C并在此溫度保溫一段時間，且該保溫時間在3小時以內(nèi)。
S7、冷卻:逐步打開隔熱籠，將硅錠冷卻至400°C以下，出爐。
按如上步驟，對480kg多晶硅料進行加熱、熔化、長晶、退火，至冷卻至400°C出爐，總共用時54小時，硅錠產(chǎn)出率為8.89kg/h。
本發(fā)明實施例提供的高效多晶硅鑄錠方法，在加熱步驟中，通過真空與氣體模式的交替運行，能夠及時將爐內(nèi)原料升溫過程中排出的雜質(zhì)及污染物去除，同時快速提高功率，達到縮短爐內(nèi)硅料升溫時間的目的，省去了現(xiàn)有技術(shù)中單獨設置保溫除塵時間的過程，并且使熔化步驟開始時，壓力就已經(jīng)達到了 600mbar，溫度達到多晶硅料熔化溫度，因此縮短了多晶娃鑄淀的周期，從而提聞了娃淀的生廣效率。
除此之外，在退火步驟中，采用快速閉合隔熱籠同時降溫的方式，縮短保溫時間，以溫度控制與功率控制相結(jié)合的方式，縮短了整體退火時間，從而進一步提高了硅錠的生產(chǎn)效率，同時降低了坩堝內(nèi)雜質(zhì)在此溫度區(qū)間向硅錠內(nèi)擴散的機率，提高了硅錠的產(chǎn)品質(zhì)量。
實施例2:
本實施例與實施例1基本相同，其不同點在于:本實施例中，投入坩堝的多晶硅料為520kg，按照同樣的步驟進行加熱、熔化、長晶、退火，至冷卻至400°C出爐，總共用時55小時，硅錠產(chǎn)出率為9 .45kg/h。
本發(fā)明實施例提供的高效多晶硅鑄錠方法，改善了單爐500kg以上的多晶硅鑄錠效率，平均鑄錠周期可達到56小時，相比于現(xiàn)有技術(shù)減少了 8小時左右，多晶硅平均產(chǎn)出率為8.93kg/h，硅錠的產(chǎn)出率提高了 14.3%以上，每月產(chǎn)量可增加約1000kg，因此極大的提高了硅錠的生產(chǎn)效率。
本發(fā)明提供的高效多晶硅鑄錠方法，還可以應用于1050 X 1050 X 480mm的方坩堝，裝入660至800kg的多晶硅料，具體實施方式
與上述實施例基本相同，不再贅述，也能夠顯著提高硅錠的生產(chǎn)效率。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種聞效多晶娃鑄淀方法，其特征在于，包括: 投料:將多晶硅料裝入坩堝中； 抽空檢漏:將裝有多晶硅料的坩堝投入鑄錠爐內(nèi)，合爐后進行抽真空檢漏； 加熱:檢漏通過后開始通電加熱，先以真空模式與進氣控制升至200mbar氣體模式交替的方式，將加熱功率由OKw逐步升至140Kw，再將功率保持在140Kw，利用進氣控制使爐室內(nèi)壓力逐步升至600mbar，最后利用出氣控制將爐室內(nèi)壓力保持在600mbar，溫度升至1520°C 以上； 熔化:在600mbar氣體模式下，先將溫度保持在1520°C以上，使多晶硅料穩(wěn)定熔化，硅原料全部熔化后，將溫度逐步降低至1450°C以下并保持溫度的穩(wěn)定； 長晶:在600mbar氣體模式下，將溫度逐步降低至1400°C _1410°C之間，同時將隔熱籠逐步開啟至15cm-25cm之間，使娃晶體以一定速度定向生長； 退火:在一定時間內(nèi)，將隔熱籠閉合，同時將溫度降低至1400°C以下并在此溫度保溫一段時間，以消除硅錠內(nèi)部熱應力； 冷卻:逐步打開隔熱籠，將硅錠冷卻至400°C以下，出爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效多晶硅鑄錠方法，其特征在于:所述退火步驟中，所述將溫度降低至1400°C以下并在此溫度保溫一段時間，具體為: 將溫度降低至1370°C并在此溫度保溫一段時間，該保溫時間在3小時以內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效多晶硅鑄錠方法，其特征在于:所述投料步驟具體為:將重量為480至520kg的多晶硅料裝入870 X 870 X 480mm的方坩堝中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效多晶硅鑄錠方法，其特征在于:所述投料步驟具體為:將重量為660至800kg的多晶硅料裝入1050 X 1050 X 480mm的方坩堝中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效多晶硅鑄錠方法，其特征在于:所述加熱步驟中，所述利用出氣控制將爐室內(nèi)壓力保持在600mbar，溫度升至1520°C以上，具體為: 利用出氣控制將爐室內(nèi)壓力保持在600mbar，溫度升至1540°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效多晶硅鑄錠方法，其特征在于:所述熔化步驟中，所述將溫度逐步降低至1450°C以下，具體為: 將溫度逐步降低至1440°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效多晶硅鑄錠方法，其特征在于:所述長晶步驟中，所述將溫度逐步降低至1400°C -1410°C之間，具體為: 將溫度逐步降低至1410°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效多晶硅鑄錠方法，其特征在于:所述長晶步驟中，所述將隔熱籠逐步開啟至15cm-25cm之間，具體為: 將隔熱籠逐步開啟至20cm。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種高效多晶硅鑄錠方法，屬于光伏技術(shù)領域。解決了現(xiàn)有的多晶硅鑄錠方法生產(chǎn)效率低的技術(shù)問題。該高效多晶硅鑄錠方法，包括投料、抽空檢漏、加熱、熔化、長晶、退火冷卻；其中加熱步驟中，先以真空模式與進氣控制升至200mbar氣體模式交替的方式，將加熱功率由0kW逐步升至140kW，再將功率保持在140kW，利用進氣控制使爐室內(nèi)壓力逐步升至600mbar，最后利用出氣控制將爐室內(nèi)壓力保持在600mbar，溫度升至1520℃以上；之后進行熔化、長晶、快速退火、冷卻。本發(fā)明應用于改進多晶硅鑄錠的生產(chǎn)效率。
文檔編號C30B28/06GK103205797SQ20121001536
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者王楠, 郭大偉, 王再東, 霍帥 申請人:北京京運通科技股份有限公司