用于生产类单晶硅锭的铸锭炉及类单晶硅锭的铸锭方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于生产类单晶硅锭的铸锭炉及类单晶的铸锭方法。其中，该铸锭炉包括：侧部隔热层；底部隔热层，与侧部隔热层共同围成一个腔体；坩埚，设置在腔体内；侧部加热器，设置在侧部隔热层与坩埚之间，顶部测温点，设置在侧部隔热层与坩埚之间，且位于侧部加热器的上方；底部隔热层为一层，在侧部隔热层中部，朝向坩埚设置有一圈中部隔热层。应用本发明的技术方案，通过调整铸锭炉内部热场结构，去掉一层底部隔热层，在侧部隔热层内壁添加一圈保温隔热石墨硬毡，将铸锭炉内部热场分为顶部高温区和底部低温区，从而保证籽晶在坩埚内不完全熔化，硅液在结晶段沿籽晶内的原子排列方向进行结晶生长，铸锭类单晶硅锭，便于类单晶批量推广。
【专利说明】用于生产类单晶硅锭的铸锭炉及类单晶硅锭的铸锭方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及类单晶硅制造领域，具体而言，涉及一种用于生产类单晶硅锭的铸锭炉及类单晶硅锭的铸锭方法。
【背景技术】
[0002]目前，光伏行业发展迅速，类单晶作为多晶铸锭的替代品在光伏电池光电转换效率方面存在很大优势，成为目前光伏行业的热门产品。
[0003]其中，晶粒是指结晶物质在生长过程中，由于受到外界空间的限制，未能发育成具有规则形态的晶体，而只是结晶成颗粒状，即晶向一致的单体，称晶粒。类单晶，又称准单晶，通过铸锭的方式形成晶硅材料，在一定尺寸的硅片上表现为同一晶向的晶粒面积大于硅片总面积的50%，通过铸锭技术形成类单晶，其晶硅质量接近直拉单晶硅，简单的说，这种技术就是使用多晶铸锭炉生产单晶硅。籽晶是指类单晶铸锭中，用于铺设在坩埚底部，熔化后期保证籽晶不完全熔化，硅液在籽晶基础上逐步结晶生长，形成类单晶硅锭。
[0004]目前所有铸锭炉制造厂家相继推出适应于铸锭类单晶硅锭的新型铸锭炉。以美国GTsolar公司的GT450型铸锭炉为例，如图1所示，包括:散热台10，石墨材质，具有良好的热传导性，用于承载硅料、装载硅料的坩埚50以及石墨侧面护板20和石墨底板30，硅液结晶时通过散热台10将热量辐射到底部的水冷炉腔内壁上；底部隔热层60，由多块石墨硬毡材质保温板拼接组装，用于热场内保温；顶部加热器40和侧部加热器70分别位于坩埚50的上方和侧部，另外，位于坩埚50的周围，还设置有与底部隔热层60向接的侧部隔热层80。
[0005]类单晶铸锭过程中，其核心技术点集中在硅料熔化后期保证籽晶不完全熔化，从而为硅液的结晶提供基·础面，使硅液沿籽晶原子排列方向进行结晶生长。如图2所示，籽晶面100铺设在坩埚50底面，籽晶面100有多个晶向单一方向一致的小单晶块组成。目前各类单晶生产厂家为降低类单晶成本，籽晶厚度一再缩小，其厚度已经有初期的40mm缩小为20mm左右，这样就给保证类单晶铸锭的成功率造成很大困难。
[0006]目前GT450型铸锭炉铸锭类单晶硅锭，430kg类单晶，熔化段工艺如下表1:
[0007]表1
[0008]
【权利要求】
1.一种用于生产类单晶硅锭的铸锭炉，包括: 侧部隔热层(80)； 底部隔热层(60 )，与所述侧部隔热层(80 )共同围成一个腔体； 坩埚(50)，设置在所述腔体内； 侧部加热器(70)，设置在所述侧部隔热层(80)与所述坩埚(50)之间， 顶部测温点，设置在所述侧部隔热层(80)与所述坩埚(50)之间，且位于所述侧部加热器(70)的上方； 其特征在于，所述底部隔热层(60)为一层，在所述侧部隔热层(80)中部，朝向所述坩埚(50)设置有一圈中部隔热层(90)。
2.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述中部隔热层(90)为石墨硬毡。
3.根据权利要求2所述的铸锭炉，其特征在于，所述石墨硬毡的厚度为IOmm~70_，宽度为30mm~95臟。
4.根据权利要求2所述的铸锭炉，其特征在于，所述中部隔热层(90)距离侧部加热器(70)的距离为160mm~350mm。
5.一种类单晶硅锭的铸锭方法，其特征在于，使用根据权利要求1至4中任一项所述的铸锭炉进行铸锭。
6.根据权利要求5所述的铸锭方法，其特征在于，所述铸锭方法包括以下步骤: 第一步:维持所述顶部测温点的温度为1135~1185°C，时间为90~120分钟； 第二步:所述顶部测温点的温度升至1490~1510°C，时间为210~270分钟； 第三步:在15~45分钟内，所述顶部测温点的温度升至1520~1530°C ； 第四步:维持所述顶部测温点的温度为1520~1530°C，时间为170~230分钟； 第五步:在15~45分钟内，所述顶部测温点的温度降至1490~1510°C，时间为15~45分钟；以及 第六步:维持所述顶部测温点的温度为1490~1510°C直至完成结晶。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步:维持所述顶部测温点的温度为1150~1160°C，时间为90~120分钟； 第二步:所述顶部测温点的温度升至1495~1505°C，时间为225~255分钟； 第三步:在20~40分钟内，所述顶部测温点的温度升至1520~1530°C ； 第四步:维持所述顶部测温点的温度为1520~1530°C，时间为185~215分钟；第五步:在20~40分钟内，所述顶部测温点的温度降至1495~1505°C，时间为20~40分钟；以及 第六步:维持所述顶部测温点的温度为1495~1505°C直至完成结晶。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步:维持所述顶部测温点的温度为1150°C，时间为90分钟； 第二步:所述顶部测温点的温度升至1500°C，时间为210分钟； 第三步:在30分钟内，维持所述顶部测温点的温度升至1525°C ； 第四步:维持所述顶部测温点的温度为1525°C，时间为200分钟； 第五步:在30分钟内，维持所述顶部测温点的温度降至1500°C，时间为30分钟；以及 第六步:维持所述顶部测温点的温度为1500°C直至完成结晶。
9. 根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述底部隔热层(60)—直处于与所述侧部隔热层(80)相抵接的状态。
【文档编号】C30B11/00GK103590097SQ201310574484
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】潘家明, 何广川, 陈艳涛 申请人:英利集团有限公司