[发明专利]杂料硅铸锭专用炉及其铸锭方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电领域，具体涉及一种杂料硅铸多晶硅锭专用炉及其铸锭方法。

背景技术

光电领域中，硅是非常重要和常用的半导体原料，是太阳能电池最理想的原材料。硅原料一般要经过清洗、铸锭、切块、粘胶、切片、脱胶、清洗等工序后，才能用于太阳能电池。由于铸锭硅炉生产的多晶硅锭质量稳定，铸锭工艺比较成熟，现已经被广泛应用。但在这种铸锭硅炉上用杂料硅铸多晶硅锭，其利用率比较低，一般只能达到百分之六十左右，单炉产量也比较低，单炉一般都在半吨以下达不到半吨。所述杂料硅是指回收的单晶硅生产厂生产单晶硅过程中的单晶硅废料，以及多晶硅铸锭过程中产生的多晶硅废料。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种利用杂料硅铸多晶硅锭专用炉及其铸锭方法，使铸定生产成本降低、多晶硅质量提高，同时铸锭产量也有提高。

本发明所采取的技术方案是：

杂料硅铸多晶硅锭专用炉，包括炉体，所述炉体设有进气口和出气口，炉体内设有石墨台，所述石墨台上放置有坩埚，还包括罩盖于坩埚的加热器，罩盖于加热器的隔热笼，所述隔热笼内顶部与石墨台上表面之间的距离略小于坩埚高度的2倍。

本发明进一步改进方案是，所述坩埚的内表面涂有氮化硅涂料。

本发明更进一步改进方案是，坩埚边口向下3~8厘米范围内的内表面涂有单层氮化硅涂料，其余内表面涂有多层氮化硅涂料。

用上述杂料硅铸多晶硅锭专用炉进行多晶硅铸锭的方法，包括以下步骤：

1）将盛有原料硅的坩埚放置于石墨台，并将炉体闭合；

2）将隔热笼略微提升，使隔热笼底部与石墨台上表面之间有间隙，并通过出气口，将炉体内抽为真空状态，炉体进行预热；

3）通过进气口向炉体内加入保护气，将炉体内的气压逐渐增加至600毫巴，开启加热器进行加热，半小时内逐渐加热至1200摄氏度左右，并维持半小时左右；再将炉体内的温度加热至1550摄氏度左右，将原料硅全部熔化；

4）维持炉体内气压为600毫巴，关闭加热器，并提升隔热笼至坩埚高度的五分之一位置处，使炉体内的温度下降并保持在1440摄氏度左右，让熔化的硅料长晶；

5）2小时后，维持炉体内气压为600毫巴，将隔热笼分四次，等高提升至坩埚高度的三分之一位置处，使炉体内的温度从1440摄氏度左右缓慢下降至1410摄氏度左右,；

6）维持炉体内气压仍为600毫巴，炉体内温度下降至1370摄氏度左右，将隔热笼下降至石墨台，并维持该状态3.5小时，使长晶后的硅锭退火；

7）增大出气口、进气口的气体流量，维持炉体内气压仍为600毫巴，约 3小时后，将隔热笼分三次提升至坩埚高度的三分之二位置处，使炉体内温度下降至400摄氏度左右；

8）打开炉体，将坩埚取出，并将硅锭自然冷却至室温即可。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤1）中，原料硅中包括多晶硅和单晶硅，所述多晶硅与单晶硅的质量比为1:1，所述单晶硅作为锅底料，单晶硅锅底料在铸锭前需要在550摄氏度左右的温度下进行退火操作。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤5）中，在长晶过程中，对硅液的凝固速率每小时进行一次检测。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤5）中，第一次提升后维持该状态2~3小时，第二次提升后维持该状态7小时左右，第三次提升后维持该状态17小时左右；最后一次提升后维持该状态4小时左右；在这期间，炉体内的温度从1440摄氏度左右缓慢下降至1410摄氏度左右，炉体内气压维持600毫巴。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤7）中，第一次隔热笼提升至坩埚高度的四分之一位置处，炉体压力增加至700毫巴，并维持该状态2小时，第二次提升隔热笼至坩埚高度的二分之一位置处，并维持该状态7~8小时，最后将隔热笼提升至坩埚高度的三分之二位置处，关闭出气口，将炉体内的气压加压至850毫巴，保持该状态半小时左右。

本发明的有益效果在于：