[发明专利]一种双电源控制多晶铸锭化料工艺

说明书

本发明公开了一种双电源控制多晶铸锭化料工艺，采用开笼半熔工艺对硅料进行熔化，在熔化的不同阶段，控制顶部加热器与侧部加热器的协调因子n由0.3逐步向3.0调节，n=P₁/P₂，其中P₁为顶部加热器的输出功率，P₂为侧部加热器的输出功率。本发明双电源控制多晶铸锭化料工艺具有化料过程可控、安全性高、化料成本低廉、化料效率高等优点，适合于大规模制备，利于工业化生产，且相比常规化料工艺，本发明化料工艺所得籽晶层没有完全熔化，剩余籽晶层保留界面平坦，能够获得更大的籽晶保留面积。

技术领域

本发明属于多晶硅铸锭工艺领域，涉及一种双电源控制多晶铸锭化料工艺。

背景技术

多晶铸锭化料工艺包括闭笼全熔工艺和开笼半熔工艺。闭笼全熔工艺主要依靠底部做过特殊处理的高效坩埚（坩埚底部粗糙处理）来完成的，在坩埚底部粗糙面上首先形核，然后以坩埚粗糙面为形核面生长硅锭，其特点是硅料完全熔化，不必去考虑籽晶控制等问题，但此方法生长出的多晶硅锭电池效率低于开笼半熔工艺硅锭0.1%左右。开笼半熔工艺为目前行业内高效多晶铸造方法中最主流的一种，其工艺方法为在石英坩埚底部铺碎料籽晶层，熔化过程中控制籽晶层不被完全熔化，以此未熔完的碎料为籽晶生长均匀小晶粒的多晶硅。

目前，多晶硅铸锭炉加热器设计多为五面加热结构，在选定加热器材料尺寸固定后，顶部加热器和侧部加热器功率配比是一个固定的比例，一般情况顶部和侧部加热器功率配比为1：1。固定了顶侧配比的加热器，在铸锭过程不同阶段的温度场分布也是固定的。在进行开笼半熔化料工艺时，由于侧部加热器的功率是不可调节的，往往在籽晶熔化末期熔化界面比较凸，即坩埚中心位置籽晶厚度大于坩埚四边四角的厚度，且出现边角区籽晶没保留住的概率比较大，同时在长期使用后，加热器材料老化后，功率配比会发生变化，往往无法预测或把控温度场的变化，铸锭炉运行会表现出一些异常，如炉温变化大、熔化异常、排杂能力差等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种化料过程可控、安全性高、化料成本低廉、化料效率高的双电源控制多晶铸锭化料工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种双电源控制多晶铸锭化料工艺，采用开笼半熔工艺对硅料进行熔化，在熔化的不同阶段，控制顶部加热器与侧部加热器的协调因子n由0.3逐步向3.0调节，n=P₁/P₂，其中P₁为顶部加热器的输出功率，P₂为侧部加热器的输出功率。

上述的双电源控制多晶铸锭化料工艺，进一步改进的，所述熔化的不同阶段分为熔化前期、熔化中期和熔化末期；

所述熔化前期，控制顶部加热器与侧部加热器的协调因子n为1≥n＞0.3，使控温热偶温度提升至1120℃；

所述熔化中期，控制顶部加热器与侧部加热器的协调因子n为3.0＞n≥1，使控温热偶温度提升至1520℃～1560℃；

所述熔化末期，控制顶部加热器与侧部加热器的协调因子n为3.0≥n＞1，待籽晶层的剩余厚度为1mm～30mm时，停止熔化。

上述的双电源控制多晶铸锭化料工艺，进一步改进的，所述熔化前期的持续时间为1h～4h。

上述的双电源控制多晶铸锭化料工艺，进一步改进的，所述熔化中期，在提升控温热偶温度的同时控制隔热笼的开度为0mm～50mm；所述熔化中期的持续时间为6h～9h。

上述的双电源控制多晶铸锭化料工艺，进一步改进的，所述熔化末期，在熔化过程中控制隔热笼的开度为1mm～60mm。