多晶硅均匀长晶工艺及其铸锭炉热场加热装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103397377A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103397377103397377A(43)申请公布日2013.11.20(21)申请号201310315376.7(22)申请日2013.07.25(71)申请人青岛隆盛晶硅科技有限公司地址266234山东省青岛市即墨市普东镇太阳能产业基地(72)发明人谭毅熊华江刘东雷安广野刘燕黄佳琪黄凯李左李鹏廷王峰(51)Int.Cl.C30B28/06(2006.01)C30B29/06(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称多晶硅均匀长晶工艺及其铸锭炉热场加热装置(57)摘要本发明属于多晶硅铸锭领域，特别涉及多晶硅均匀长晶工艺及其铸锭炉热场加热装置。一种多晶硅均匀长晶工艺，包括装料抽真空，加氩气升压，升温保温使硅料熔化，晶体长晶，退火冷却降温，晶体长晶过程中，控制坩埚温度使其下降到1400～1420℃，首次调节凹型加热器的功率使硅料水平方向上各点间温度差在3℃之内；再次调节凹型加热器功率，完成长晶。多晶硅均匀长晶工艺的铸锭炉热场加热装置，包括石英坩埚外壁由内向外依次环绕的热电偶、侧部加热器和隔热层，石英坩埚的上部安装有凹型加热器，凹型加热器与侧部加热器相连接。本发明构思独特，在多晶硅铸锭过程中，控制顶部凹型加热器可以得到较为理想的固液界面。CN103397377ACN10397ACN103397377A权利要求书1/1页1.一种多晶硅均匀长晶工艺，包括装料抽真空，加氩气升压，升温保温使硅料熔化，晶体长晶，退火冷却降温，其特征在于晶体长晶过程中，控制坩埚温度使其下降到1400～1420℃，首次调节凹型加热器（3）的功率使硅料水平方向上各点间温度差在3℃之内；再次调节凹型加热器（3）功率，完成长晶。2.根据权利要求1所述的一种多晶硅均匀长晶工艺，其特征在于所述的首次调节的功率范围为凹型加热器（3）的额定功率的5～10%。3.根据权利要求1所述的一种多晶硅均匀长晶工艺，其特征在于所述的再次调节的功率调节到凹型加热器（3）的额定功率的30～40%。4.根据权利要求1所述的一种多晶硅均匀长晶工艺，其特征在于长晶时间为28～40小时。5.一种权利要求1所述的多晶硅均匀长晶工艺的铸锭炉热场加热装置，包括石英坩埚（7）外壁由内向外依次环绕的热电偶（6）、侧部加热器（5）和隔热层（4），其特征在于石英坩埚（7）的上部安装有凹型加热器（3），凹型加热器（3）与侧部加热器（5）相连接。6.根据权利要求5所述的一种多晶硅铸锭炉热场加热装置，其特征在于凹型加热器（3）的曲率半径为8～9m。2CN103397377A说明书1/3页多晶硅均匀长晶工艺及其铸锭炉热场加热装置技术领域[0001]本发明属于多晶硅铸锭领域，特别涉及多晶硅均匀长晶工艺及其铸锭炉热场加热装置。背景技术[0002]多晶硅是单质硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，这些晶粒接合起来便形成多晶硅。在太阳能光伏工业中生产太阳能光伏产品的工艺包括多晶硅铸锭、切割成片、制成电池片和封装为太阳能组件，可见多晶硅铸锭是太阳能光伏工业的重要组成部分，是生产太阳能光伏产品的首个环节。其中多晶硅铸锭工艺是采用多晶硅铸锭炉完成的，其包括步骤：1）对单质硅进行加热，直至单质硅熔化；2）冷却使熔融的单质硅凝固，进行长晶；3）退火处理，并冷却。[0003]目前，多晶硅铸锭工艺中，由于侧部加热器与石英坩埚相对不动，侧部加热器对石英坩埚一直处在加热状态，这样就使得石英坩埚内部中心处的硅液的温度低于坩埚侧部处温度，使得中心处硅液先于侧部凝固，从而得到的固液界面都是凸形，温度梯度差别较大，很难得到较为水平的固液界面。得到的硅锭将会把上端杂质切除，凸形硅锭的成品切除率比较高，从而影响了铸锭的出成率。同时，由于难以达到温度的横向均匀分布，所以很不利于晶体的均匀化生长。[0004]专利201210389622.9，公开了一种多晶硅铸锭炉及其坩埚，包括设于炉腔内的顶部加热器和侧面加热器，还包括设于炉腔内的中心加热器，以便对坩埚内的中部硅料进行加热。该发明的不足之处在于坩埚结构复杂，需要特殊定制；且在铸锭过程中，中心加热器与铸锭必定会有粘连，不利于后期取锭与清理，硅锭很容易破损；同时，中心加热器占用硅锭体积，取出的硅锭中心存在空孔，使切方出成率大大降低。发明内容[0005]本发明克服上述不足问题，提供一种多晶硅均匀长晶工艺及其铸锭炉热场加热装置，在多晶硅铸锭过程中，通过在热场顶部使用凹型加热器来得到更加水平的固液界面，同时在晶体长晶过程中，通过控制凹型加热器的功率来达到硅液各