一种高效多晶硅铸锭工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多晶硅铸锭技术领域，尤其涉及一种高效多晶硅铸锭工艺。
【背景技术】
[0002]太阳能光伏产业的发展依赖于对多晶硅原料的提纯。多晶硅原料的提纯工艺目前主要依赖以下几种工艺:西门子法、硅烷法、气体流化床法和冶金法。以上几种方法都会涉及到多晶硅最终的铸锭工艺，铸锭过程主要分为六个阶段，包括装料抽真空并预热、熔化保温、长晶、退火、降温和开方。
[0003]现有多晶硅铸锭工艺中，长晶阶段的工艺变化方式只是单纯的在一个温度段内从高温向低温变化，没有缓冲，具体可参见与本发明最接近的现有技术(申请号为CN201310348274.5)，这种方式容易造成长晶过程由于温度变化过快或温度差太大导致晶粒形变大，影响硅锭的少子寿命曲线从而电池片的电池效率降低。
[0004]少子寿命是太阳电池生产过程中的一个重要参数。少子寿命是指半导体材料中少数载流子从产生到复合平均生存的时间。太阳电池的少子寿命越长，衰减越慢，电池转换效率也就越高。为了提高太阳电池的光电转换效率，必须尽可能提高少子寿命，增加少数载流子的扩散长度。
[0005]少子寿命的影响因素有很多，主要有杂质含量及晶粒尺寸均匀性等，在生产线中，当其他条件一定的情况下，要想提高硅块的少子寿命，只有通过调整晶粒尺寸的均匀性来完成。
[0006]所以，如何提供一种尚效多晶娃铸徒工艺，改善晶粒均勾性，提尚娃徒少子寿命，达到提高太阳能电池片的光电转化效率的目的，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明提供了一种高效多晶硅铸锭工艺，解决现有技术中存在的问题，具体方案如下:
[0008]—种高效多晶硅铸锭工艺，包括装料抽真空并预热、熔化保温阶段、长晶阶段、退火阶段、降温阶段和开方阶段，其特征在于，所述熔化保温阶段和所述长晶阶段按照以下步骤进行:
[0009]S1、所述熔化保温阶段末期温度TlO为1545?1560°C，所述温度TlO在2.5h内平缓降至T20，T20为1400-1420°C，随后进入所述长晶阶段；
[0010]S2:所述长晶阶段包括若干个升降温循环步骤，最终到达温度T30，所述T30为1410-1417°C ；
[0011]S3、所述温度T30在16h之内平缓降至T40，所述T40为1388°C-1395°C ;之后进入所述退火阶段；
[0012]具体的，步骤S2中所述升降温循环步骤为:
[0013]Al:所述温度T20在4h之内平稳上升至T21，所述T21为1420°C ；
[0014]A2:所述温度T21在3h之内平稳下降至T22，所述T22为1410_1415°C ；
[0015]A3:所述温度T22在6h之内平稳上升至T23，所述T23为1415_1420°C ；
[0016]A4:所述温度T23在9h之内平稳降低为T30。
[0017]优选的，所述A2步骤中T22为1415°C，所述步骤A3中T23为1420°C。
[0018]优选的，在所述步骤SI中TlO为1550°C，T20为1410°C。
[0019]进一步的，所述降温阶段是向铸锭炉内通入循环氩气冷却，控制降温速率为700C /h,降至400°C以下后取出多晶硅锭。
[0020]进一步的，所述退火阶段是将多晶硅锭在1300?1370°C保温2?4h。
[0021]本发明提供的高效多晶硅铸锭工艺，通过升降温的循环步骤可以缓解温度变化过快对长晶造成的影响，防止晶粒的形变量过大，使硅锭整体的生长更加平稳，从而达到提高晶粒均匀性，提高硅块少子寿命，提升多晶光伏电池转换效率的目的。
【附图说明】
[0022]图1为常规工艺数据曲线图；
[0023]图2为本发明工艺数据曲线图。
【具体实施方式】
[0024]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]在长晶段用2.5h的时间把温度从熔化保温阶段的最后温度TlO (1545°C _1560°C )降到T20(1410°C )，进入长晶阶段，在长晶阶段采取4个升降温的循环步骤，使温度最终达到T30 (1410°C -1417°C )，随后用16h将温度平缓降至1388°C _1395°C后进入退火阶段。上述4个升温降温的循环步骤包括:
[0026]Al:将 T20 (1410。。)在 4h 之内平稳上升至 T21 (1420。。)；
[0027]A2:将 T21(1420°C )在 3h 之内平稳下降至 T22 (1410°C -1415。。)；
[0028]A3:将 T22 (1410。。_1415°C )在 6h 之内平稳上升至 T23 (1415。。-1420°C )；
[0029]A4:将 T23 (1415。。-1420°C )在 9h 之内平稳降低为 T30 (1410。。-1417。。)。
[0030]上述升降温的循环步骤可以缓解温度变化过快对长晶造成的影响，防止晶粒的形变量过大，改善晶粒的均匀性，使硅锭整体的生长更加平稳。从而达到提高硅块少子寿命，提高电池效率的目的。
[0031]我们选择A2步骤中的T22为1415°C，A3步骤中T23为1420°C与常规工艺，即不经过上述4个升温降温的循环步骤生产的硅块少子寿命的试验对比，数据曲线如图1和图2分别所示:
[0032]本实施例中的试验硅块中上部少子寿命曲线较平稳无明显下降趋势，且少子寿命均分布在高值区域，由此可知，本实施例提供的循环升降温工艺，对于改善晶粒的的均匀性，提升硅块的少子寿命具有较好的效果。
[0033]作为本实施的优选，在所述步骤SI中TlO为1550°C，T20为1410°C。
[0034]具体的，降温阶段是向铸锭炉内通入循环氩气冷却，控制降温速率为70V /h，降至400°C以下后取出多晶硅铸锭。
[0035]进一步的，所述退火阶段是将多晶硅铸锭在1300°C?1370°C保温2?4h。
【主权项】
1.一种高效多晶硅铸锭工艺，包括装料抽真空并预热、熔化保温阶段、长晶阶段、退火阶段、降温阶段和开方阶段，其特征在于，所述熔化保温阶段和所述长晶阶段按照以下步骤进行: S1、所述熔化保温阶段末期温度TlO为1545°C?1560°C，所述温度TlO在2.5h内平缓降至T20，T20为1400°C -1420°C，随后进入所述长晶阶段； S2:所述长晶阶段包括若干个升降温循环步骤，最终到达温度T30，所述T30为1410。。-1417°C ； S3、所述温度T30在16h之内平缓降至T40，所述T40为1388°C -1395°C ;之后进入所述退火阶段。2.根据权利要求1所述的高效多晶硅铸锭工艺，其特征在于:步骤S2中所述的升降温循环步骤为: Al:所述温度T20在4h之内平稳上升至T21，所述T21为1420°C ； A2:所述温度T21在3h之内平稳下降至T22，所述T22为1410°C -1415°C ； A3:所述温度T22在6h之内平稳上升至T23，所述T23为1415°C -1420°C ； A4:所述温度T23在9h之内平稳降低为T30。3.根据权利要求2所述的高效多晶硅铸锭工艺，其特征在于:所述A2步骤中T22为1415°C，所述步骤 A3 中 T23 为 1420°C。4.根据权利要求1-3任一项所述的高效多晶硅铸锭工艺，其特征在于:在所述步骤SI中 TlO 为 1550°C，T20 为 1410。。。5.根据权利要求4所述的高效多晶硅铸锭工艺，其特征在于:所述降温阶段是向铸锭炉内通入循环氩气冷却，控制降温速率为70°C /h,降至400°C以下后取出多晶硅锭。6.根据权利要求4所述的高效多晶硅铸锭工艺，其特征在于:所述退火阶段是将多晶硅锭在1300°C?1370 °C保温2?4h。
【专利摘要】本发明提供了一种高效多晶硅铸锭工艺，通过在长晶阶段采用升降温的循环步骤，可以缓解温度变化过快对长晶造成的影响，防止晶粒的形变量过大，使硅锭整体的生长更加平稳，从而达到提高晶粒均匀性，提高硅块少子寿命，提升多晶光伏电池转换效率的目的。
【IPC分类】C30B29/06, C30B28/06
【公开号】CN105220227
【申请号】CN201510704455
【发明人】李扬, 王辉, 王丙宽
【申请人】天津英利新能源有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月27日