[发明专利]一种800公斤级单多晶硅的铸锭方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏行业，涉及一种晶硅的铸锭，尤其涉及一种能够一次性铸造800公斤以上的单多晶硅锭的方法。

背景技术

铸锭炉是光伏行业中上游的关键设备，主要用于太阳能级多晶硅锭的大生产，它采用先进的多晶硅定向凝固技术，将硅料高温熔融后通过特殊工艺定向冷凝结晶，从而达到太阳能电池生产用多晶硅品质的要求，是一种适用于长时间连续工作，高精度、高可靠性、自动化程度高的智能化大生产设备。

目前，国内外基本都是600公斤以内的G5代铸锭技术。同时，也衍生出一小部分用G5代铸锭炉铸造单晶的技术。

G5代铸锭炉铸造单晶技术落后，且产能很低。因为G5代铸锭技术铸锭大小为840*840*340mm，可以开方为25块156*156mm的子锭。(如图1)比较成功的技术可以做到中间C区的9块为单晶结构，其余A、B区的子锭基本均按多晶检验。产能很低。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能够在大型坩锅中生产单多晶硅的方法。为了实现大型坩锅中，单多晶的顺利生产，本发明提供了以下方法：

本发明提供了一种800公斤级单多晶硅的铸锭方法，包括以下步骤：

步骤一、将方形单晶硅片铺设在坩埚底部；

步骤二、在方形单晶硅片上添加原生多晶硅硅料及根据目标电阻率相配合的合金；

步骤三、抽真空、检漏步骤：将装有上述硅料和合金的坩锅装入铸锭炉内，开始抽空检漏；

步骤四、加热步骤：检漏合格后，开始加热，加热过程采取真空模式功率控制，直至坩锅升温至1170℃～1180℃

步骤五、熔化步骤：转入熔化阶段，采取气体模式温度控制，直至升温至1500℃以上，当传感器探测到方形单晶硅片熔化到预定深度时，以1450℃～1490℃之间保温一段时间；

步骤六、长晶步骤：保温之后，将隔热笼开启3～10cm，并控制温度在逐步降低，并最终将温度保持在1430-1445℃；

步骤七、退火步骤：将隔热笼闭合，并控制温度降低至1400℃以下，并最终将硅锭冷却至400℃以下，出炉。

进一步地，步骤一、选取1-50mm厚的长宽为156x156mm的方形单晶硅片紧密并均匀的铺设在底部外尺寸为1050x1050mm的坩埚底部；

步骤二、在方形单晶硅片上添加原生多晶硅硅料及根据目标电阻率相配合的合金，共计装料至少800kg；

步骤三、抽真空、检漏步骤：将装有上述硅料和合金的坩锅装入铸锭炉内，开始抽空检漏，使真空度达到0.008mbar，泄漏率在0.015mbar/5min之内；

步骤四、加热步骤：检漏合格后，开始加热，加热过程采取真空模式功率控制，直至坩锅升温至1175℃；

步骤五、熔化步骤：转入熔化阶段，采取气体模式温度控制，直至升温至1540℃，当传感器探测到方形单晶硅片熔化到预定深度时，以1445℃保温30分钟；预定深度可以是5mm，或10mm，或者设定为方形单晶硅片的厚度的一半。

步骤六、长晶步骤：保温30分钟之后，将隔热笼开启至6cm，并控制温度在一个小时内降低至1430-1442℃，再将隔热笼开启至8cm，温度保持在1430-1442℃；

步骤七、退火步骤：在30分钟内，将隔热笼闭合，并控制温度降低至1370℃，并最终将硅锭冷却至400℃以下，出炉。

优选的是，所述的800公斤级单多晶硅的铸锭方法中，所述坩锅的高度为480-540mm。

优选的是，所述的800公斤级单多晶硅的铸锭方法中，所述电阻率控制在1.2-1.6Ω·cm。

优选的是，所述的800公斤级单多晶硅的铸锭方法中，所述合金为硼、磷或者镓。

优选的是，所述的800公斤级单多晶硅的铸锭方法中，所述步骤六的长晶步骤中还包括：隔热笼开启至6-8cm，温度保持在1430-1436℃的时间为2个小时，之后再将隔热笼开启至8-12cm，控制温度在2个小时内降至1430-1435℃。

优选的是，所述的800公斤级单多晶硅的铸锭方法中，所述步骤六的长晶步骤中还包括：将隔热笼开启至12-16cm，控制温度在2个小时内降至1430-1435℃之后，再将隔热笼开启至16-18cm，控制温度在4个小时内降至1428℃。