[发明专利]一种多晶硅铸锭的化料工艺

说明书

本发明涉及太阳能电池生产领域，特别是多晶硅铸锭领域。一种多晶硅铸锭的化料工艺，按照如下的步骤进行步骤一、装料，步骤二、抽真空和检漏，步骤三、预热段，步骤四、升温，将多晶铸锭炉顶部温度升至1550‑1570℃，侧部温度升至1500‑1520℃，底部温度升至至1380‑1390℃；步骤五、熔融段，步骤六、长晶，步骤七、退火冷却。本发明的有益效果是：本发明降低化料周期4‑6小时，硅锭底部籽晶面积达到100%全覆盖，整锭电池转换效率由18.42%提升至18.54%，A、B、C三区效率分别为到18.53%、18.54%、18.56%，大幅度降低效率的离散度，品质更加均匀，解决了硅锭边角区域的质量短板问题。

技术领域

本发明涉及太阳能电池生产领域，特别是多晶硅铸锭领域。

背景技术

随着光伏产业的发展，传统多晶硅铸锭技术已无法满足市场对光伏产品品质的需求，高质量高转换效率的太阳能电池是行业一直追求的目标。高效多晶铸锭工艺在国内迅速发展并很快产业化，是近几年多晶电池效率提升的最大贡献者。为提高太阳能电池的转换效率，业内多是利用在坩埚底部铺设籽晶的方法进行高效多晶铸锭。相对于传统的定向凝固多晶硅铸锭，有籽晶铸锭是先将特定的籽晶铺设于石英坩埚底部，籽晶通常为高纯硅粉、尺寸均匀的颗粒料、细小的原生碎料或碎硅片。在后续的硅料熔化过程中，通过工艺控制，使物料在坩埚内从顶部向底部垂直熔化，最终留有一定高度籽晶不被完全熔化，未被熔化的籽晶能够降低或避免晶体形核阶段由坩埚底部直接异质形核的概率，并在后续的晶体生长过程中作为晶体生长的晶核，解决了现有的硅晶体自发形核容易导致非均匀形核和晶核品质低的问题，降低或消除了晶体形核所克服的势垒引起的晶体缺陷。目前，这种有籽晶铸锭技术被广泛地应用高效多晶铸锭中，在相同的电池片制作工艺条件下，这种铸锭技术生产的硅片所制得的电池光电转换效率较传统多晶提高0.3-0.5%。

对于有籽晶铸锭技术，籽晶保护是此种铸锭方式需要解决的首要问题，也是实现此种铸锭技术的关键，在传统的铸锭炉结构中，由于热场结构和工艺的限制，籽晶在高温熔化过程较难被控制，故对于有籽晶铸锭过程中，需要在传统热场机构基础上进行热场改进，以实现对籽晶的保护。但此种方法成本高、周期长，并且热场的变动导致温度场的变化可能对晶体质量产生一定的影响。

多晶铸锭是将高纯多晶硅料掺杂一定比例的母合金，经过铸锭炉加热、熔化、长晶、退火、冷却等工艺，加工成具有电性能的多晶硅锭，经过开方后按照位置四角、周边、中心分A区、B区、C区共计36块最终产品，按照标准检测、加工后经钢线切割得到多晶硅片。其籽晶的完整性，决定了A、B、C各区域的质量差异。近年来，通过对高效多晶铸锭的工艺的研发，电池效率等产品品质有了大幅度提高。限于当前设备及技术条件，籽晶在熔化阶段只有C区被完全保留下来，A、B区域在很大程度上被熔化，所以导致Ａ、Ｂ、Ｃ三个区域电池效率存在较大的差距，效率依次为18.32%、18.41%、18.53%，整锭转换效率为18.42%。

所以，如何提供一种高效多晶硅铸锭的新型化料工艺，保证硅锭底部籽晶完整性，提升A、B取区域的电池效率，消除边角区域质量短板，最终提高整体电池转换效率，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何保证硅锭底部籽晶完整性，提升A、B取区域的电池效率，消除边角区域质量短板，最终提高整体电池转换效率。

本发明所采用的技术方案是：一种多晶硅铸锭的化料工艺，按照如下的步骤进行

步骤一、装料，首先在坩埚里铺一层20-30mm的碎硅片，然后把多晶边皮、多晶头尾、原生多晶、母合金等装到坩埚内，再把坩埚用叉车投到多晶铸锭炉内；

步骤二、抽真空和检漏，将多晶铸锭炉内抽真空，当炉内压力下降到0.03bar时，抽真空装置开始检漏，60S内压力回升小于0.02bar时即为合格；