一种多晶硅锭的铸造方法_3

文档序号:8248541阅读:来源:国知局
温度设定下调5°C,保持该隔热笼开度和下调后的温度15分钟,升温至1550°C,降低隔热笼开度至隔热笼最大开度的1/10,继续以1550°C融化5小时,再次提升隔热笼开度至隔热笼最大开度的1.6倍并将温度设定为1530°C,保持该隔热笼开度和1530°C的温度设定至漂浮在表面的硅料融化,进入融化结束阶段,继续保持该隔热笼开度和1530°C的温度设定至晶粒高度为2cm ;
[0083]最后,进行长晶,在长晶结束后,进行退火、冷却,即得到所述多晶硅锭。
[0084]对上述制备的多晶硅锭利用晶锭翻转设备翻转后喷砂,观察硅锭底部的晶粒形貌;将该多晶硅锭开方后,对其铸锭运行工艺文件进行分析,并利用WT-2000少子寿命测试仪,红外探伤仪,RT-100电阻率测试仪对开方后晶砖进行结构分析表征。如图1所示的结果表明:按该方案生产多晶硅锭底部晶粒尺寸分布均匀,单个晶粒的尺寸为3?4mm ;按该方案生产多晶硅锭单锭生产周期可缩短3?5小时,且所生产的多晶硅锭少子寿命值高达到6.5 μ s以上,阴影率低于5%,电阻率分布正常。
[0085]实施例2:多晶硅锭的制备
[0086]将氮化硅粉、硅溶胶和水按3:2:9的重量比配制成氮化硅浆液,喷涂于坩祸的侧壁内表面和底部内表面,待干燥后再次将上述氮化硅浆液喷涂于坩祸底部;其中,坩祸侧壁喷涂的氮化硅涂层厚度为0.2_,坩祸底部喷涂的氮化硅浆液涂层厚度为0.3mm ;氮化硅粉为β相占80wt%,D50值为I μm,粒径分布为双峰态势分布的氮化硅粉;
[0087]将硅粉在浓硫酸(质量分数为98% )和水体积比1:1的混合溶液中浸泡30分钟后分离出硅粉,冲洗至中性,将冲洗后的硅粉干燥,然后将干燥后的硅粉与硅溶胶和水以2:1:9的重量比配制成浆液,喷涂于上面得到的坩祸底部,将处理后的坩祸在450°C下烧结3小时;
[0088]将硅料按照与实施例1相同的方法装填入上一步骤得到的坩祸并进行加热至1500 0C ;
[0089]然后,程序进入融化阶段,升温至1560°C,当硅料从坩祸底部漂起时,打开隔热笼至隔热笼最大开度的1/3并将温度设定下调10°C,保持该隔热笼开度和下调后的温度30分钟,升温至1560°C,降低隔热笼开度至隔热笼最大开度的1/5,继续以1560°C融化6小时,再次提升隔热笼开度至上一开度的1.8倍并将温度设定为1520°C,保持该隔热笼开度和1520°C的温度设定至漂浮在表面的硅料融化,进入融化结束阶段,继续保持该隔热笼开度和1520°C的温度设定至晶粒高度为Icm ;
[0090]最后,进行长晶,在长晶结束后,进行退火、冷却,即得到所述多晶硅锭。
[0091]对上述制备的多晶硅锭利用晶锭翻转设备翻转后喷砂,观察硅锭底部的晶粒形貌;将该多晶硅锭开方后,对其铸锭运行工艺文件进行分析,并利用WT-2000少子寿命测试仪,红外探伤仪,RT-100电阻率测试仪对开方后晶砖进行结构分析表征。结果表明:按该方案生产多晶硅锭底部晶粒尺寸分布基本均匀,单个晶粒的尺寸为2?3_,但四角区域出现部分大晶粒;按该方案生产多晶硅锭单锭生产周期可缩短3?5小时,且所生产的多晶硅锭少子寿命值高,阴影率低,电阻率分布正常。
[0092]对比例1:
[0093]首先,将隔热笼闭合,将硅料按照与实施例1相同的方法装填入市售高效坩祸(市售G5-480型高效多晶坩祸(885*885*480),江苏润弛太阳能材料科技有限公司)进行加热至1530°C ;程序进入融化阶段后温度保持在1550°C,隔热笼保持闭合状态。当高温计明显下降,通过观察无漂浮硅料,且设定功率与实际功率曲线明显下降,TC2温度曲线明显上升时判锭硅料融化结束,执行融化结束跳步操作。温度设定由1550°C降温至1430°C,并保持60分钟左右。然后进入长晶阶段。长晶第一步隔热笼打开至8?10cm,随后逐渐打开至16?18cm。经历28小时,完成整个长晶过程。
[0094]最后,在长晶阶段结束后,进行退火、冷却,即得到所述多晶硅锭。利用与实施例1相同的方法进行检测,结果如图2所示按该方案生产多晶硅锭底部晶粒尺寸相差较大,个别晶粒的尺寸可达到3cm以上。
[0095]实施例3:多晶硅锭的制备
[0096]按氮化硅粉:硅溶胶:水=1:1:9配制氮化硅浆液,具体配制时按先放入水,然后放入硅溶胶搅拌五分钟,然后放入氮化硅粉进行配制。氮化硅粉为β相占60wt%,D50值为2 μ m,粒径分布为双峰态势分布的氮化硅粉。设定喷涂温度130°C,压力0.6Mpa,将制得的氮化硅浆液喷涂于坩祸的侧壁内表面和底部内表面,待干燥后再次将上述氮化硅浆液喷涂于樹祸底部。侧壁涂层厚度2mm,底部涂层厚度3mm。
[0097]按硅粉:浓硝酸:水等于1:1:2的比例,将硅粉浸泡60分钟,然后将硅粉分离出后,冲洗至中性。将硅粉置于真空干燥炉内,设定温度150°C,进行干燥。将干燥后的硅粉与硅溶胶和纯水按2:1:7配制浆液,按如上氮化硅粉喷涂方法,将硅粉浆液喷涂在坩祸底部。硅粉涂层厚度2_。然后将该坩祸置于烧结炉内,在温度450°C,烧结3小时,得到经过预处理的坩祸。
[0098]开始装料时,首先,筛选长度在3?12mm的多晶碎片料,经过酸洗后漂洗至无酸残留,进行干燥,得到铺底料a ;分选厚度在3?5cm,尺寸在156mm*156_的娃料,得到铺底料b ;
[0099]其次,在高效坩祸底部均匀撒一层上述铺底料a,直至不能目视到高效坩祸底部涂层为止,然后将上述铺底料b铺在铺底料a之上,铺底料b的硅料之间不留缝隙;
[0100]最后,将边皮回收料铺在高效坩祸四周,然后将晶砖回收料堆放在边皮回收料内侧,将块料装填在所述晶砖回收料形成的空间内,依次往上,直至坩祸装满。
[0101]加热阶段分为通过多个步骤,功率设定值升至70%,设定多晶炉主参数,TCl温度在1530°C实现由功率控制转为温度控制,多晶炉程序进入融化阶段。
[0102]进入融化阶段后,MlTCl温度升至1560°C,过程中观察置于坩祸底部的TC2的温度变化,当TC2升至1425°C期间,跳步至M2用5分钟打开隔热笼开度到18cm,并将TCl设定温度较前一步骤下调5°C。M3设定10分钟保持M2隔热笼开度,温度设定值与M2相同。M4设定20分钟隔热笼开度降至6cm,温度设定与Ml相同。M5设定7小时,隔热笼保持与M4相同开度,温度保持与M3相同。M6设定15分钟隔热笼开度升至10cm,温度设定为1530°C。M7设定为融化结束步骤,隔热笼开度与温度设定与M6相同,时间设定为5小时,具体时间设定需参考各炉台根据玻璃棒测试数据。随后进入长晶阶段。
[0103]长晶阶段首先设定60分钟,温度设定为1450°C,隔热笼开度设定为16cm。随后设定时间26小时,基本保持匀速隔热笼开度升至20cm,温度降至1425°C。然后设定为边缘长晶结束步骤,时间设定4小时,温度设定为1415°C,隔热笼开度设定为12cm。
[0104]随后进入退火,冷却,完成整个铸锭程序,即得到所述多晶硅锭。
[0105]对上述制备的多晶硅锭利用晶锭翻转设备翻转后喷砂,观察硅锭底部的晶粒形貌;将该多晶硅锭开方后,对其铸锭运行工艺文件进行分析,并利用WT-2000少子寿命测试仪,红外探伤仪,RT-100电阻率测试仪对开方后晶砖进行结构分析表征。结果表明:按该方案生产多晶硅锭底部晶粒尺寸分布基本均匀,单个晶粒的尺寸为2?3_ ;按该方案生产多晶硅锭单锭生产周期可缩短5小时以上,且所生产的多晶硅锭少子寿命值高,阴影率低,电阻率分布正常。
[0106]实施例4:多晶硅锭的制备
[0107]按氮化硅粉:硅溶胶:水=I:1:7配制氮化硅浆液,具体配制时按先放入水,然后放入硅溶胶搅拌五分钟,然后放入氮化硅粉进行配制。氮化硅粉为β相占80wt%,D50值为I μm,粒径分布为双峰态势分布的氮化硅粉。设定喷涂温度110°C,压力0.3Mpa,将制得的氮化硅浆液喷涂于坩祸的侧壁内表面和底部内表面,待干燥后再次将上述氮化硅浆液喷涂于樹祸底部。侧壁涂层厚度1mm,底部涂层厚度2mm。
[0108]按硅粉:浓硝酸:水等于1:0.5:1的比例,将硅粉浸泡30分钟,然后将硅粉分离出后,冲洗至中性。将硅粉置于真空干燥炉内,设定温度80°C,进行干燥。将干燥后的硅粉与硅溶胶和纯水按2:0.5:9配制浆液,按如上氮化硅粉喷涂方法,将硅粉浆液喷涂在坩祸底部。硅粉涂层厚度1mm。然后将该坩祸置于烧结炉内,在温度30(TC,烧结2小时,得到经过预处理的坩祸。
[0109]在开始装料时,首先,筛选长度在5?1mm的单晶碎片料,经过酸洗后漂洗至无酸残留,进行干燥,得到铺底料a,;分选厚度在3?5cm,尺寸在156mm*156mm的娃料,得到铺底料b ;
[0110]其次,在高效坩祸底部均匀撒一层上述铺底料a,直至不能目视到高效坩祸底部涂层为止,然后将上述铺底料b铺在铺底料a之上,铺底料b的硅料之间不留缝隙;
[0111]最后,将边皮回收料铺在高效坩祸四周,然后将头尾回收料堆放在边皮回收料内侧,将碎片料装填在所述头尾回收料
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