專利名稱：一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法，屬于多晶硅鑄錠技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在快速發(fā)展的光伏行業(yè)，晶體硅電池憑借其高效率和穩(wěn)定性占據(jù)了絕大部分的份額，其中多晶硅電池以較高的性價(jià)比，成為當(dāng)前市場上占據(jù)份額最大的光伏電池，高效率和低成本則是多晶硅電池追求的目標(biāo)。多晶硅主要采用定向凝固的方法制得，該方法具有單次投料量大，制造成本較低，生產(chǎn)過程簡單等特點(diǎn)。但是多晶硅內(nèi)部有大量的晶界和晶體缺陷，導(dǎo)致制成的多晶硅電池的效率要低于單晶硅電池，目前多晶硅電池效率為17. 0%左右，而直拉單晶硅電池效率在18. 5%左右。 鑄造單晶是采用定向凝固的方法制造具有單一晶向的硅錠，將單晶硅和多晶硅的優(yōu)勢相結(jié)合，達(dá)到高效率和低成本的統(tǒng)一。但是，鑄造單晶技術(shù)目前還不成熟，采用直拉單晶作為鑄造籽晶，成本增加較多，電池效率提升幅度相對較小，經(jīng)濟(jì)效益上還沒有競爭優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供在硅片成本增加較少的情況下，大幅度提聞電池效率，實(shí)現(xiàn)鑄淀和電池效率綜合效益增加的一種鑄造聞效大晶粒娃淀的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法，該鑄錠方法的步驟如下
①使用單晶硅棒開方后剩余的邊皮作為籽晶，將單晶邊皮平整地貼在坩堝底部，凸起的一面朝上，并排鋪滿整個(gè)坩堝底部，籽晶上面添加硅料約500Kg，按照目標(biāo)電阻率1-2^2. OQ .cm添加硼摻雜劑。②將裝滿硅料的坩堝放入普通鑄錠爐內(nèi)，開始抽真空、加熱，融化階段爐內(nèi)溫度控制在152(Tl560°C，用石英棒測試，硅料融化界面位于籽晶之上5(Tl00mm之內(nèi)時(shí)，爐內(nèi)溫度降為145(Tl550°C之間。硅料剩余高度為2(T50mm之內(nèi)時(shí)，適當(dāng)打開底部熱門，控制坩堝底部溫度在120(Tl350°C，籽晶剩余高度為(T20mm之內(nèi)時(shí)，結(jié)束融化步驟進(jìn)入長晶步驟。③隨后將爐內(nèi)溫度降至1410_1440°C，按照常規(guī)的鑄錠工藝逐漸打開底部熱門，開始長晶，使晶體順延籽晶向上生長，控制長晶速度在l-2cm/h。④長晶結(jié)束后經(jīng)退火和冷卻步驟，得到大晶粒硅錠。步驟①所采用的作為籽晶的單晶邊皮料可以用頭尾料或反切料來代替。步驟①中籽晶的晶向不限，可以是(10 0 )、( 110 )、( 111)或其他晶向，優(yōu)選(10 0 )晶向。本發(fā)明一種鑄造聞效大晶粒娃淀的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法與常規(guī)的鑄錠方法相比，它使用了單晶回爐料作為籽晶，相對單晶硅棒成本低廉；籽晶種類、形狀和晶向要求較低，籽晶來源充足；對硅錠單晶比例和晶粒尺寸要求較低，鑄錠過程相對簡單，易于推廣。大晶粒硅片電池相對效率較高，綜合經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于常規(guī)鑄錠。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法，該鑄錠方法的步驟如下
①使用單晶硅棒開方后剩余的邊皮作為籽晶，將單晶邊皮平整地貼在坩堝底部，凸起的一面朝上，并排鋪滿整個(gè)坩堝底部，籽晶上面添加硅料約500Kg，按照目標(biāo)電阻率
1-2^2. OQ .cm添加硼摻雜劑。②將裝滿硅料的坩堝放入普通鑄錠爐內(nèi)，開始抽真空、加熱。融化階段爐內(nèi)溫度控 制在152(Tl560°C，用石英棒測試，硅料融化界面位于籽晶之上5(Tl00mm之內(nèi)時(shí)，爐內(nèi)溫度降為145(Tl550°C之間。硅料剩余高度為2(T50mm之內(nèi)時(shí)，適當(dāng)打開底部熱門，控制坩堝底部溫度在120(Tl350°C。籽晶剩余高度為(T20mm之內(nèi)時(shí)，結(jié)束融化步驟進(jìn)入長晶步驟。③隨后將爐內(nèi)溫度降至1410_1440°C，按照常規(guī)的鑄錠工藝逐漸打開底部熱門，開始長晶，使晶體順延籽晶向上生長，控制長晶速度在l-2cm/h。④長晶結(jié)束后經(jīng)退火和冷卻步驟，得到大晶粒硅錠。步驟①所采用的作為籽晶的單晶邊皮料可以用頭尾料或反切料來代替。步驟①中籽晶的晶向不限，可以是(100 )、( 110 )、( 111)或其他晶向，優(yōu)選(100 )晶向。娃錠開方后可以看到,籽晶最高處剩余約IOmm,沿籽晶向上晶粒較大,籽晶結(jié)合處上部有小晶粒出現(xiàn)，越往上晶粒越大越均勻。經(jīng)晶體檢測和切片后得到大晶粒硅片，晶粒尺寸在KTlOOmm不等。采用相同的電池生產(chǎn)工藝做電池，對比電池效率，大晶粒硅錠中心區(qū)和邊角區(qū)硅片電池效率比常規(guī)方法制得的多晶硅片的電池效率分別高出0. 7%和0. 4%。
權(quán)利要求
1.一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法，其特征在于該鑄錠方法的步驟如下 ①使用單晶硅棒開方后剩余的邊皮作為籽晶，將單晶邊皮平整地貼在坩堝底部，凸起的一面朝上，并排鋪滿整個(gè)坩堝底部，籽晶上面添加硅料約500Kg，按照目標(biāo)電阻率1-2^2. OQ cm添加硼摻雜劑； ②將裝滿硅料的坩堝放入普通鑄錠爐內(nèi)，開始抽真空、加熱，融化階段爐內(nèi)溫度控制在152(T1560°C，用石英棒測試，硅料融化界面位于籽晶之上5(Tl00mm之內(nèi)時(shí)，爐內(nèi)溫度降為1450 1550°C之間； 硅料剩余高度為2(T50mm之內(nèi)時(shí)，適當(dāng)打開底部熱門，控制坩堝底部溫度在120(Tl350°C，籽晶剩余高度為(T20mm之內(nèi)時(shí)，結(jié)束融化步驟進(jìn)入長晶步驟； ③隨后將爐內(nèi)溫度降至1410-1440°C，按照常規(guī)的鑄錠工藝逐漸打開底部熱門，開始長晶，使晶體順延籽晶向上生長，控制長晶速度在l_2cm/h ； ④長晶結(jié)束后經(jīng)退火和冷卻步驟，得到大晶粒硅錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法，其特征在于步驟①所采用的作為籽晶的單晶邊皮料可以用頭尾料或反切料來代替。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法，其特征在于步驟①中籽晶的晶向不限，可以是(10 0 )、( 110 )、( 111)或其他晶向，優(yōu)選(10 0 )晶向。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鑄造高效大晶粒硅錠的方法，其特征在于該鑄錠方法的步驟如下①使用單晶硅棒開方后剩余的邊皮作為籽晶，將單晶邊皮平整地貼在坩堝底部，籽晶上面添加硅料，添加硼摻雜劑；②將裝滿硅料的坩堝放入普通鑄錠爐內(nèi)，開始抽真空、加熱，籽晶剩余高度為0~20mm之內(nèi)時(shí)，結(jié)束融化步驟進(jìn)入長晶步驟；③隨后將爐內(nèi)溫度下降，按照正常鑄錠工藝逐漸打開底部熱門，開始長晶，使晶體順延籽晶向上生長；④長晶結(jié)束后經(jīng)退火和冷卻步驟，得到大晶粒硅錠。這種鑄錠方法能夠大幅度提高電池效率，實(shí)現(xiàn)鑄錠和電池效率綜合效益增加。
文檔編號C30B29/06GK102732962SQ20121018378
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者孫海, 宋江, 李曉輝, 潘歡歡, 邢國強(qiáng), 黃東 申請人:海潤光伏科技股份有限公司