专利名称：一种多晶硅片生产装置及生产方法
技术领域：
本发明涉及晶体硅太阳电池制作工艺，尤其是一种可直接生产多晶硅片的生产装置及生产方法。
背景技术：
在太阳能电池技术领域，利用定向凝固的方法生产多晶硅锭是普遍采用的方法，其基本原理是将多晶硅原料放置在石英陶瓷坩埚中，采用特定的热场系统，将硅料加热至完全融化；然后从坩埚的底部开始冷却，硅溶液在坩埚底部开始结晶，逐渐向上生长(凝固);完成生长过程后，通常会将热场重新闭合，并将多晶铸锭保温一段时候后开始冷却。将所产晶锭经过开方、倒角磨面、线切割，线切割主要采用一定间距排列的钢线，配合砂浆进 行磨削切割，切割成100 300 ilm厚度的硅片，砂浆的主要成分为碳化硅和聚乙二醇。从铸锭到切割硅片的整个过程涉及数道工序，各工序的过程中都有可能引进杂质的污染，如铸锭的装料过程，铸锭的生长过程与坩埚接触，坩埚的纯度远低于硅料，铸锭用热场也会有杂质的挥发等，切割的砂浆和切割刚线的磨损，都是引入杂质的途径。而且经过数道工序，成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中之不足，提供一种多晶硅片生产装置及生产方法，以解决现有多晶硅片生产过程中工序繁多、生产成本高、生产过程中杂质对于晶片质量影响较大的问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种多晶硅片生产装置，包括密封的金属腔体，金属腔体的外壁上设有进气管和出气管，具有石英内层、用于融化多晶硅料的坩埚设在金属腔体内一侧，围绕坩埚四周设有加热器，坩埚下部具有落料口，落料口下方设有将融化硅液传送出金属腔体的流延平台，流延平台下方设有将流延平台分割成四个过渡温度区的分区加热器。所述的加热器外围设有保温层。所述的四个过渡温度区从落料口开始沿流延平台移动方向依次为温度逐步降低的第一过渡温度区、第二过渡温度区、第三过渡温度区、第四过渡温度区。所述的流延平台采用由电机驱动的传送带带动而实现移动。使用上述生产装置生产多晶硅片的方法，具有以下步骤a、将高纯度的硅料放置于坩埚内，加热到1415°C 1450°C左右，使硅料融化；b、将融化好的硅料液从落料口释放，落到流延平台上；c、分区加热器将流延平台下方的四个过渡温度区分别加热到1415°C 1450°C、1300°C 1415°C、500°C 1300°C、20°C 500°C ;d、流延平台移动，将硅液流延成条状的硅片并送出金属腔体外，硅片厚度控制在lSOiZOymw、将条状的硅片进行激光切割，得至 1J 156mmX 156mmX 180 u m 的娃片。本发明的有益效果是本发明可减少传统硅片生产过程中繁琐的工序步骤，去掉了铸锭、开方、线切割切片等工序，大幅度降低了生产成本；坩埚内壁具备的高纯度的石英内层，极大地降低了传统铸锭过程中从坩埚中引入的杂质，经过流延成型的条状硅片，通过激光切割成符合要求的硅片，激光切割过程不需要辅助磨料，基本不引入杂质，因此，整过生产过程中污染源极少，有利于提高硅片质量，保证了太阳能电池片质量的稳定。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图I是本发明所述装置的结构示意图。图中I.金属腔体2.进气管3.出气管4.坩埚5.加热器6.落料口 7.流延平台8.分区加热器9.保温层10.第一过渡温度区11.第二过渡温度区12.第三过渡温度区13.第四过渡温度区14.传送带
具体实施例方式一种多晶硅片生产装置，包括密封的金属腔体1，金属腔体I的外壁上设有进气管2和出气管3，用于融化多晶硅料的坩埚4设在金属腔体I内一侧，围绕坩埚4四周设有加热器5，坩埚4下部具有落料口 6，落料口 6下方设有将融化硅液传送出金属腔体I的流延平台7，流延平台7下方设有将流延平台7分割成四个过渡温度区的分区加热器8。金属腔体I可为带冷却水的壳体，起到冷却和屏蔽感应微波的作用；i甘埚4内壁具有纯净石英玻璃制成的内层，该内层厚度为0. I 8mm，纯度>99. 995% ;加热器5的加热方式可为电阻加热，也可为感应加热、微波加热，或者上述几种加热方式的联合加热，在加热器5外围设有采用石墨毡制成的保温层9。所述的四个过渡温度区从落料口 6开始沿流延平台7移动方向依次为温度逐步降低的第一过渡温度区10、第二过渡温度区11、第三过渡温度区12、第四过渡温度区13。所述的流延平台7采用由电机驱动的传送带14带动而实现移动，流延平台7可为石英、石墨或碳化硅材质制成，表面烧结氮化硅，表面粗糙度〈20 u m。使用上述生产装置生产多晶硅片的方法，具有以下步骤a、将高纯度的硅料放置于坩埚4内，加热到1415°C 1450°C左右，使硅料融化；b、将融化好的硅料液从落料口 6释放，落到流延平台7上；c、分区加热器8将流延平台7下方的四个过渡温度区分别加热到1415°C 1450°C、1300°C 1415°C、500°C 1300°C、20°C 500°C ;d、流延平台 7 移动，将硅液流延成条状的硅片并送出金属腔体I外，硅片厚度控制在180±20ii m ;e、将条状的硅片进行激光切割，得到156mmX 156mmX 180 u m的娃片。工作时，将高纯度的硅料放置于坩埚4内通过加热器5加热融化，坩埚4下部为漏斗形，耐高温且达到较高的纯度，在硅料加热融化的过程中，坩埚4下部的落料口 6可释放熔融的硅，对应落料口 6下方设置的流延平台7，承接从坩埚4中落下的硅液，流延平台7下方设置的四个过渡温度区，四个过渡温度区从落料口 6开始沿流延平台7移动方向依次为温度逐步降低的第一过渡温度区10、第二过渡温度区11、第三过渡温度区12、第四过渡温度区13，由分区加热器8加热到不同的温度，分区加热器8的加热方式可为电阻加热，也可为感应加热、微波加热，或者上述加热方式的结合。硅液落到此流延平台7上后，仍然呈液体状，硅液流延展开，流延平台7的宽度为156mm，随着温度的变化，硅液流延成型，通过传送带14的带动，流延平台7移动而将流延成型的硅片传送出金属腔体1，获得具备一定厚度和宽度的条状硅片，硅片的厚度和宽带通过落料口 6的大小和流延的速度决定，可根据实际需求调整，硅片大小可以根据电池需求而定，最后将条状硅片进行激光切割即可获得所需要求的硅片，整个装置被置于金属壳腔I内，进气管2用于提供融化硅料所需的气体，出气管3将废气排出金属壳腔I。当为流延平台7加热的分区加热器8采用感应加热时，可实现非接触式生长，即硅料不接触流延平台7，此时传输的流延平台7主要起牵引作用，所产硅片在激光切割后需要适当抛光。这种从硅料直接生产硅片的方法，减少了传统硅片生产过程中繁琐的工序步骤，降低了各道工序的污染，也降低了生产成本，对后道工序制作太阳电池有积极影响。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种多晶硅片生产装置，包括密封的金属腔体(1)，金属腔体(I)的外壁上设有进气管(2)和出气管(3)，其特征是具有石英内层、用于融化多晶硅料的坩埚(4)设在金属腔体(I)内一侧，围绕坩埚(4)四周设有加热器(5)，坩埚(4)下部具有落料口(6)，落料口(6)下方设有将融化硅液传送出金属腔体(I)的流延平台(7)，流延平台(7)下方设有将流延平台(7)分割成四个过渡温度区的分区加热器(8)。
2.根据权利要求I所述的多晶硅片生产装置，其特征是所述的加热器(5)外围设有保温层(9 )。
3.根据权利要求I所述的多晶硅片生产装置，其特征是所述的四个过渡温度区从落料口(6)开始沿流延平台(7)移动方向依次为温度逐步降低的第一过渡温度区(10)、第二过渡温度区(11)、第三过渡温度区(12)、第四过渡温度区(13)。
4.根据权利要求I所述的多晶硅片生产装置，其特征是所述的流延平台(7)采用由电机驱动的传送带(14)带动而实现移动。
5.使用权利要求I所述的多晶硅片生产装置生产多晶硅片的方法，其特征是具有以下步骤a、将高纯度的硅料放置于坩埚(4)内，加热到1415°C 1450°C左右，使硅料融化；b、将融化好的硅料液从落料口(6)释放，落到流延平台(7)上；C、分区加热器(8)将流延平台(7)下方的四个过渡温度区分别加热到1415°C 1450°C、1300°C 1415°C、·500 °C 1300°C、20°C 500°C ;d、流延平台(7)移动，将硅液流延成条状的硅片并送出金属腔体(I)夕卜，硅片厚度控制在180±20iim;e、将条状的硅片进行激光切割，得到·156mm X 156mm X 180 u m 的娃片。
全文摘要
本发明公开了一种多晶硅片生产装置及生产方法，包括密封的金属腔体，金属腔体的外壁上设有进气管和出气管，具有石英内层、用于融化多晶硅料的坩埚设在金属腔体内一侧，围绕坩埚四周设有加热器，坩埚下部具有落料口，落料口下方设有将融化硅液传送出金属腔体的流延平台，流延平台下方设有将流延平台分割成四个过渡温度区的分区加热器。本发明可减少传统硅片生产过程中繁琐的工序步骤，大幅度降低生产成本，整过生产过程中污染源极少，有利于提高硅片质量，保证了太阳能电池片质量的稳定。
文档编号B23K26/38GK102747419SQ20121020615
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者叶宏亮, 陈雪 申请人:常州天合光能有限公司