[发明专利]用于生产光伏用多晶硅的系统和方法

权利要求书

1.一种用于生产硅基多晶材料的设备，其特征在于，该设备包括多个室，优选为三个室(1，2，3)，所述多个室在它们之间沿纵向定位并且由弯曲的和/或平坦的侧壁界定，所述多个室被设计成使得冷却流体在所述侧壁内循环，并且一个接一个地沿纵向布置，并且所述设备包括：

-气体注入和抽取装置；

-用于引导(7)和移动包含所述硅基多晶材料的坩埚(6)的装置；

-绝热和温度控制装置；

-加热装置；

-用于每一个室的气密装置(8)；

所述多个室中的一个室构成包括区域(4)的系统的熔炉，在所述区域中实现所述坩埚(6)中所包含的材料的熔炼，所述熔炉配备有加热装置并且承载热稳定基座(5)，所述热稳定基座配备有用于沿竖向移动以将所述坩埚(6)引入所述熔炼区域(4)中或从所述熔炼区域取出所述坩埚的装置。

2.根据权利要求1的设备，其中，所述多个室是：分别由侧壁(1′)和(3′)界定的第一室(1)和第三室(3)，介于所述第一室和所述第三室之间的第二室(2)；所述第一室配备有通向外部的开口，且配备有通向所述第二室的开口；所述第三室配备有通向所述第二室(2)的开口，且配备有通向外部的开口，所有三个室(1，2和3)均被真空密封且在各开口上配备有用于保证气密的装置(8)。

3.根据权利要求1-2的设备，其中，第二室(2)沿纵向介于所述第一室和第三室之间，通过各开口与第一室和第二室连通并且能够通过所述气密装置(8)实现绝热，所述第二室(2)被构造成具有中心本体，所述中心本体优选地大体上为圆筒形，所述第二室的轴线垂直于所述系统的纵向轴线，所述第二室通过纵向连接壁(2′)连接到所述第一室和第三室；所述中心本体配备有圆筒形壁(2″)、顶盖(2′″)和底盖(2″″)，所述顶盖和底盖都能够被打开，所述底盖(2″″)配备有用于使所述热稳定基座(5)通过的中心孔。

4.根据权利要求1-3的设备，其中，第二室(2)由不锈钢壁制成，冷却流体在所述不锈钢壁内循环。

5.根据权利要求1-4的设备，其中，在第二室(2)的上部中，存在用于进行硅的熔炼的区域(4)，所述区域(4)借助耐热材料被绝热并且通过石墨电阻被加热。

6.根据权利要求1-5的设备，其中所述第一室(1)和第三室(3)的体积与所述坩埚(6)的体积相同，而所述第二室(2)的体积是所述坩埚的体积的至少两倍。

7.一种在根据权利要求1-6所述的设备中执行的、用于包含硅的材料的熔炼和结晶的方法，该方法包括以下阶段：

(a)将所述坩埚(6)装载到引导件(7)上，将所述坩埚置入室(1)中并且用所述气密装置(8)气密地密封所述室(1)；通过真空泵抽取存在于第一室(1)中的空气，直到获得典型地大约为10-2巴的希望真空，并且引入通常是氩气的惰性气体，直到达到近似0.1-0.3巴的压力；

(b)将第一室(1)连接到第二室(2)；将所述坩埚(6)转移到所述基座(5)上，所述基座处于完全降下的位置；

(c)用所述气密装置(8)气密地密封热室(2)；使所述基座(5)沿竖向升高，以将所述坩埚(6)转移到所述熔炼区域(4)中；熔炼并且随后结晶硅，此后，降下所述基座(5)以将所述坩埚(6)带回到所述第三室(3)的水平，所述第三室(3)的气氛已被预先设置为与第二室(2)的气氛相同；在第二室(2)和第三室(3)之间形成连通，将锭转移到第三室(3)中，然后用所述气密装置(8)气密地再密封第三室(3)且留下所述坩埚(6)进行冷却；

(d)同时，根据阶段(a)的条件将装载有要被结晶的硅的新的坩埚从外部带到第一室(1)，然后根据阶段(b)的条件将该新的坩埚转移到第二室(2)，根据阶段(c)的条件使该新的坩埚经受熔炼和结晶循环，而同时，在所述泵和所述气密装置(8)的帮助下用空气代替惰性气氛之后，容纳在第三室(3)中且现在已冷却的先前坩埚被卸载到外部；

(e)再关闭第三室(3)并且清空第三室中的空气，引入惰性气体以恢复第二室(2)的环境，使得所述第三室(3)处于用来从所述热室(2)接收另一坩埚并且随后继续生产循环的状态下。

8.一种光伏用多晶硅，其特征在于，采用SEMI MF28方法进行测量，在该多晶硅中测得的少数载流子的寿命大于2微秒，平均值为大约5微秒。