[发明专利]铸锭炉及硅锭的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种铸锭炉及硅锭的制备方法。

背景技术

铸锭炉是一种重熔铸锭设备，是制备太阳能电池片等的一种重要工艺设备。目前，常见的铸锭炉一般为底部百叶散热型铸锭炉和侧部散热的铸锭炉。其中，侧部散热的铸锭炉(例如GT铸锭炉)通过侧部隔热笼的移动以实现在铸锭炉的侧部散热。而底部百叶散热型铸锭炉(例如JJL型精工铸锭炉)的散热控制依靠铸锭炉底部的百叶开合，其散热口仅有这一个，与侧部散热的GT铸锭炉相比，其散热面积较小且散热速率受到一定程度的限制，从而容易导致熔化过程中底部温度偏高。如果使用有籽晶高效多晶铸锭工艺，那么底部的籽晶就不容易保留，对晶体品质的提升有较大的影响。同时，由于散热速率受限制，还会引起长晶后期长晶驱动力不足，长晶后期长晶速率过慢，从而会引起杂质增多和粘埚等现象，进而会引起出材率的降低，并导致生产成本增加。

为了解决上述问题，现有技术中通常采用增大百叶窗口的方式对底部百叶散热型铸锭炉进行改进。然而，散热口增大主要引起的是侧部热量的散失，使得在长晶的过程中侧部热量散失会得以增加，从而引起侧部硅液的冷却速率增加，并使得侧部硅液的凝固速率增加。同时，硅锭中心的长晶速率会低于硅锭侧部的长晶速率，因此长晶界面会呈凹型界面，这种长晶界面会引起晶向垂直度降低，并使得杂质在中心高质量硅块区域析出，从而会造成硅锭中的杂质增多并使得硅锭的品质下降，进而最终影响电池的效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铸锭炉及硅锭的制备方法，以增加铸锭炉的底部的散热速率，并提高采用该铸锭炉所制备硅锭的质量。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铸锭炉，该铸锭炉包括：隔热笼，隔热笼的底部具有窗口；多个百叶，设置于窗口的下方，各百叶的内部具有沿垂直于百叶厚度的方向上贯穿百叶的孔洞；以及挡板，设置于隔热笼中且位于隔热笼的两侧壁的底部。

进一步地，各百叶具有与百叶厚度的方向相垂直的转动轴，且孔洞的延伸方向垂直于转动轴。

进一步地，各百叶的内部具有多个孔洞，各孔洞均匀设置于百叶的内部。

进一步地，百叶的材料为硬碳毡。

进一步地，铸锭炉还包括设置于隔热笼中的热交换块，挡板位于热交换块的下方，且在垂直于隔热笼的侧壁的方向上挡板的长度小于隔热笼的底部的长度。

进一步地，铸锭炉还包括设置于隔热笼中且位于热交换块上方的加热器。

同时，本发明还提供了一种硅锭的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将装有硅原料的坩埚置于本发明提供的铸锭炉中，并进行加热以使硅原料熔化形成熔融硅；打开铸锭炉的百叶并提升铸锭炉的挡板，以使熔融硅完成长晶；对完成长晶后得到的晶体硅进行退火和冷却，以获得硅锭。

进一步地，硅原料包括籽晶和铸锭硅料，形成熔融硅的步骤包括：在坩埚的底部铺设10～20Kg的籽晶，然后在籽晶上装入铸锭硅料；进行加热至1200～1500℃，然后提升挡板的高度调至15～25cm，以使得铸锭硅料和部分籽晶熔化形成熔融硅。

进一步地，长晶的步骤包括：将百叶打开至30～50°，并将挡板的高度调至5～20cm，以使熔融硅长晶至形成高度达到硅锭的高度的1/3的晶体硅；将百叶打开至50～90°，以使熔融硅长晶至形成高度达到硅锭的高度的4/5的晶体硅；将挡板的高度调至10～18cm，以使熔融硅完成长晶。

进一步地，在形成熔融硅的步骤中，保持坩埚底部的温度低于硅原料的熔点，并使硅原料以15～25mm/h的速率熔化。

进一步地，形成熔融硅之后，剩余的籽晶的高度为7～15cm。

进一步地，籽晶为多晶碎硅料或单晶碎硅料，籽晶的尺寸大小为3～8mm³。

应用本发明的技术方案，本发明提供的铸锭炉通过在百叶的内部形成沿垂直于百叶厚度的方向上贯穿百叶的孔洞，从而在一定程度上减小了百叶的厚度，进而使得百叶开启时百叶的散热面积得以增加，百叶的散热速率也随之增加，并提高了硅锭生长后期的长晶驱动力。当铸锭炉采用籽晶工艺时，由于在熔化阶段铸锭炉底部的散热速率增大，铸锭炉底部的温度降低，从而使得籽晶容易保留，进而提升了所制备硅锭的品质。同时，由于硅锭生长后期的长晶驱动力得以提高，从而提高了长晶后期长晶速率，并增加了硅液的流动性，进而加强杂质的分凝，降低了杂质在可切割区域析出的几率，并降低了粘埚几率，进一步提高了出材率，以及降低了制备成本。

附图说明