[发明专利]铸锭晶种熔化高度控制方法及多晶硅铸锭炉

说明书

技术领域

本发明涉及光伏硅片生产技术领域，具体涉及一种铸锭晶种熔化高度控制方法及多晶硅铸锭炉。

背景技术

太阳能光伏发电是可持续能源利用的形式之一，近年来在各国都得到了迅速的发展。目前，应用最为普遍的是晶体硅太阳能电池，晶体硅太阳能电池主要由直拉单晶硅片（CZ）或铸锭多晶硅片（DSS）制成。直拉单晶硅光电转换效率较高，但产能低、生产成本高；铸锭多晶硅片以产能高、成本低占据太阳能电池的主导地位，但相对直拉单晶硅而言，铸锭多晶硅效率较低。

近来为了提高铸锭多晶硅片的效率，行业技术人员结合了以上两种技术的各自优点，提出了有晶种的铸锭生长技术，如坩埚底部铺单晶籽晶的铸锭准单晶技术、坩埚底部铺碎硅料或碎硅片的高效多晶技术。他们的共同点是：装料时在坩埚底部均铺有晶种，在熔化后期必须保证晶种不被完全熔化，然后直接在晶种上生长优质晶体，该方法能以铸锭的生产方式，生产出效率类似于CZ单晶的高效产品。

由于部分晶种价格昂贵，另外晶种的最后保留厚度直接影响着晶体的最后成品率。故晶种的熔化剩余高度的精确控制直接影响着该种生产技术的最终生产成本。目前行业内主要采用石英棒人工测量控制籽晶剩余高度，但是该方法需要操作人员不停地保持高度警惕、进行多次测量，很容易出现较大误差及人员忘记测量的情况从而导致生产不稳定、生产成本降不下来等各种问题，另外高纯石英棒价格昂贵，为易耗产品，将带来较大的生产成本增加。此外，近来亦有少数经验丰富的技术人员提出可以通过熔化后期坩埚底部温度的轻微变化速率来判断晶种的剩余高度，但该方法需要专业人员经验非常丰富，并且该方法存在很大的风险。

发明内容

基于此，有必要提供一种精度高、成本低的铸锭晶种熔化高度控制方法。另外，还提供了一种可以实施上述方法的多晶硅铸锭炉。

一种铸锭晶种熔化高度控制方法，包括以下步骤：控制热场，使铺设在坩埚内的晶种及晶种上方的多晶硅原料自上至下逐步熔化；利用热电偶获取坩埚侧壁上的温度突变信号；根据获取到的信号判断晶种熔化的高度，在晶种熔化至设定高度时控制热场由熔化阶段跳步进入长晶阶段。

在其中一个实施例中，所述利用热电偶获取坩埚侧壁上的温度突变信号的步骤中，所述热电偶的测温点距坩埚侧壁的水平距离为0～60mm，距坩埚底部的垂直距离为0～150mm。

在其中一个实施例中，所述在晶种熔化至设定高度时控制热场由熔化阶段进入长晶阶段的步骤之前，判断晶种熔化至预设的报警高度时进行报警。

在其中一个实施例中，所述预设的报警高度至少设有一个。

在其中一个实施例中，所述控制热场，使铺设在坩埚内的晶种及晶种上方的多晶硅原料自上至下逐步熔化的步骤之前，还包括以下步骤：在坩埚内铺设晶种；在晶种上方铺设多晶硅原料。

一种多晶硅铸锭炉，包括隔热笼、置于所述隔热笼内的热交换台、放置在所述热交换台上的坩埚，所述多晶硅铸锭炉还包括设置在坩埚外侧的热电偶，所述热电偶的测温点与坩埚侧壁接触或间隔设置。

在其中一个实施例中，沿所述坩埚高度方向依次布置有一个或多个所述热电偶。

在其中一个实施例中，所述热电偶的测温点距坩埚侧壁的水平距离为0～60mm，距坩埚底部的垂直距离为0～150mm。

在其中一个实施例中，所述坩埚与隔热笼之间还设置有石墨护板，所述热电偶的测温点距坩埚侧壁的水平距离大于所述石墨护板的厚度；或所述石墨护板上对应所述热电偶设有电偶空槽，所述热电偶伸入到所述电偶空槽中。

在其中一个实施例中，所述热电偶固定在所述铸锭炉的炉体或所述隔热笼上。

上述铸锭晶种熔化高度控制方法中，通过热电偶检测坩埚侧壁上的温度突变信号，可判断出硅液熔化高度，从而可以在晶种熔化至设定高度时控制热场从熔化阶段跳步进入长晶阶段，从而晶种熔化剩余高度得以控制，该方法具有精度高、成本低的特点。

上述多晶硅铸锭炉，利用坩埚侧壁处的热电偶的反馈可以精确控制晶种熔化跳步高度，从而晶种熔化剩余高度得以控制，且具有精度高、成本低的特点。

附图说明

图1为铸锭晶种熔化高度控制方法的流程图；

图2为一个实施例的多晶硅铸锭炉的结构示意图；

图3为坩埚及热电偶的位置关系示意图；

图4为石墨护板的平面示意图。

具体实施方式

请参考图1，揭示了一种多晶硅铸锭炉铸锭晶种熔化剩余高度控制方法，包括以下步骤：