[发明专利]一种单晶硅铸锭装料方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池制作工艺技术领域，更具体地说，涉及一种单晶硅铸锭装料方法。 

背景技术

在能源危机日益严重的今天，开发利用新能源是当今能源领域发展的主要方向。太阳能由于其无污染、取之不竭、无地域性限制等优点，使太阳能发电成为现在新能源开发利用的主要研究方向。而太阳能电池是人们利用太阳能发电一种主要形式。其中，单晶硅是制造太阳能电池的主要材料，单晶硅通常是用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。 

单晶硅铸锭工艺是在单晶炉的石英坩埚中进行，将硅料装入石英坩埚后通过加热、熔化、结晶、冷却等工艺过程完成单晶硅的铸锭过程。为了提高生产效率，降低生产成本，要尽可能的装入比较多的硅料，以便在一次铸锭生产时，生产较多的单晶硅锭。在硅料熔化之前，硅料会受热膨胀，坩埚内硅料体积会增大，硅料高度会上升；在硅料熔化阶段，硅料硅有固态变为液态，体积减小，进而会导致坩埚内硅料体积减小，硅料高度下降。在此过程中，坩埚内硅料会发生塌料，即由于硅料体积的变化导致坩埚内硅料突然塌缩的现象。 

参考图1，现有技术在进行单晶硅铸锭时，向位于石墨坩埚1内的石英坩埚2中直接堆放硅料3。其中，加热器4在铸锭过程中用于加热熔化硅料，导流筒5用于减少单晶炉体内上部空间惰性环境气体的涡流，减少S iO在单晶炉体上部的沉积。在进行装料时，将大型硅料和小型硅料按照一定的比例（一般为9:1）混合后直接填放入坩埚。 

现有技术在装料时仅是简单的将大型硅料和小型硅料按照一定比例混合后装入坩埚，在装料过程中需要比较多的小型硅料，而小型硅料价格较贵，造成生产成本比较高，且简单的填放硅料，硅料之间缝隙较大，在硅料熔化后发生塌料现象时由于硅料之间的间隙较大易发生溅料（硅料溅射到坩埚之外）。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种单晶炉铸锭装料方法，该方法降低了生产成本，同时避免了硅料熔化时溅料问题的发生。 

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 

一种单晶炉铸锭装料方法，该方法包括： 

在坩埚底部平铺流化床层，所述流化床为尺寸在1mm-3mm之间的硅料； 

在所述流化床层与坩埚液位线之间铺设由棒形硅料、中块硅料以及碎多晶棒形硅料构成的第一混合层； 

在所述第一混合层上铺设由大块硅料以及中块硅料构成的第二混合层，所述第二混合层上部以圆锥状堆放； 

其中，所述第一混合层的硅料之间缝隙以及第二混合层的硅料之间缝隙通过流化床和/或小块硅料填充；所述流化床为尺寸在1mm-3mm之间的硅料；所述小块硅料尺寸为10mm-20mm；所述中块硅料尺寸为30mm-50mm；所述大块硅料尺寸为50mm-75mm。 

优选的，上述方法中，所述大块硅料和棒形硅料的含量为35%-45%。 

优选的，上述方法中，第一混合层的铺设方式为： 

将所述棒形硅料呈多边形摆放在所述流化床层上方且与坩埚壁不接触，然后使用中块硅料以及碎多晶棒形硅料填充所述棒形硅料与坩埚壁、所述棒形硅料之间的间隙以及所述多边形所包围区域。 

优选的，上述方法中，所述第二混合层在距坩埚口60mm-80mm处以圆锥状收起堆放。 

优选的，上述方法中，通过流化床和/或小块硅料填充所述第一混合层以及第二混合层两层之间缝隙。 

优选的，上述方法中，所述流化床层中流化床的含量为5%-10%。 

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的单晶炉铸锭装料方法包括：在坩埚底部平铺流化床层，所述流化床为尺寸在1mm-3mm之间的硅料；在所述流化床层与坩埚液位线之间铺设由棒形硅料、中块硅料以及碎多晶棒形硅料构成的第一混合层；在所述第一混合层上铺设由大块硅料以及中块硅料构成的第二混合层，所述第二混合层上部以圆锥状堆放；其中，所述第一混合层的硅料之间缝隙以及第二混合层的硅料之间缝隙通过流化床和/或小块硅料填充；所述流化床为尺寸在1mm-3mm之间的硅料；所述小块硅料尺寸为10mm-20mm；所述中块硅料尺寸为30mm-50mm；所述大块硅料尺寸为50mm-75mm；所述大块硅料和棒形硅料的含量为35%-45%。 

通过上述可知，本发明技术方案中所述单晶炉铸锭装料方法在进行单晶炉铸锭装料时，按照硅料的尺寸及类型将硅料分为流化床、小块硅料、中块硅料、大块硅料以及棒形硅料，并按照所述层次结构及方法逐层进行装料，在增加大型硅料（大块硅料和棒形硅料）装料量的同时，保证了硅料填放密集且具有层次，从而降低了生产成本，并避免了在塌料时溅料问题的发生。