本发明专利技术公开了一种采用大尺寸坩埚铸锭类单晶的方法，包括以下步骤：（a）选用外径大于878mm、内径大于840mm的坩埚，将硅料置于坩埚中；（b）采用石墨加热器对坩埚进行加热，将加热模式选为功率控制模式，压力模式选为真空模式；（c）加热硅料至熔化后，将加热模式改为温度控制模式，同时将压力模式改为气体模式；（d）开始长晶，将加热模式保持为温度控制模式，压力模式保持为气体模式；（e）长晶结束后，开始退火；（f）退火结束后，开始冷却。本发明专利技术采用上述工艺，能够提高类单晶铸锭的大晶粒比例，有效控制硅块内部缺陷和杂质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及类单晶铸锭领域，具体是。
技术介绍
随着不可再生能源(煤、石油、天然气等)的日趋减少，能源问题引起了全球关注， 可再生能源成为发展热点。太阳能的利用引起了大家的关注，作为可再生能源的太阳能光伏发电因其供给充足，清洁无污染的优点，成为新能源发展的核心。目前太阳能光伏电池最主要的时晶硅太阳能电池，包括单晶硅电池和多晶硅电池。传统铸锭条件下，多晶硅中因含有大量晶界及缺陷，从而使多晶硅太阳能电池的转换效率较单晶硅电池约低I. 59Γ2%。单晶硅电池的转换效率虽高，但且对原料和操作要求高，而且单次投料量少，成本较高，电池衰减较大。多晶硅单次投料量大，操作容易，成本相对较低，电池衰减也比单晶的小很多。综合单晶和多晶的优势，研发出了类单晶。类单晶是采用多晶铸锭的工艺，装料时在坩埚底部铺设籽晶，熔化阶段籽晶部分熔化起“弓I晶”作用，从而获得外观和电性能均类似单晶的多晶硅片。类单晶硅片与多晶硅片相比，类单晶硅片晶界少，位错密度低，电池转换效率高达18. 5%，光衰仅约O. 1%。同时具有投料量大，生产效率高，切片工艺简单，的优势。随太阳能多晶硅电池技术的发展，为提高生产效率和增加电池转换效率，越来越多人都致力于研究铸造类单晶。但铸造类单晶的成本控制的问题却不能得到有效控制，成本问题也成为该技术的发展贫瘠。类单晶铸锭是以单晶作为籽晶，放置于坩埚底部中央部分，四周距离坩埚壁的距离相等，多晶硅料和硼母合金放于籽晶的上面，装料方法类似于多晶铸锭。铸锭过程通过隔热笼的提升和长晶棒的监控保证籽晶不被完全熔化。缓慢降温进入长晶阶段，使多晶从籽晶位置开始生长，从而得到晶粒较大的类单晶。目前类单晶铸锭时，采用外径约878mm、内径约840mm的坩埚，放入为25块横截面为156mmX 156mm的娃块,娃块四周与 甘祸壁距离约30mm。由于目前类单晶铸锭工艺要求和 GT铸锭炉热场分布(即铸锭炉的加热器位置分布)，长晶过程水平方向的温度梯度较大(长晶时温度梯度的控制，只有通过提升隔热笼的位置，使底部温度逐渐降低，形成垂直温度梯度，但隔热笼的位置的变动，使水平温度变动，中部温度与边缘温度存在差异，水平方向形成了温度梯度)，导致靠近坩埚壁位置从底部到顶部“晶花”(靠近坩埚位置从底部到顶部晶界逐渐增多，即晶粒逐渐增多，且晶粒变小，“晶花”即是晶粒在硅锭横截面和表面呈现的晶粒)逐渐增多。边缘16块硅块出现大面积的小晶粒区域，尤其在硅锭4个角基本为多晶，这些硅块切片后电池装换效率较低。铸造类单晶硅锭，单晶比例低成为制约类单晶技术发展的主要技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，解决了以往的类单晶铸淀的大晶粒比例相对较小，娃块内部容易出现缺陷和杂质的问题。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是一种采用大尺寸坩埚铸类单晶的方法，包括以下步骤(a)、选用外径大于878_、内径大于840_的i甘祸,将娃料置于i甘祸中；(b)、采用石墨加热器对坩埚进行加热，将加热模式选为功率控制模式，压力模式选为真空模式；石墨加热器采用低电压大电流使加热器本身发热，将样品用进样器定量注入到石墨管中，并以石墨管作为电阻发热体，通电后迅速升温，使试样达到原子化的目的。(C)、加热硅料至熔化后，将加热模式改为温度控制模式，同时将压力模式改为气体模式；(d)、开始长晶，将加热模式保持为温度控制模式，压力模式保持为气体模式；(e)、长晶结束后，开始退火，加热模式先采用温度控制模式，再改为功率控制模式，压力模式保持为气体模式；(f)、退火结束后，开始冷却，加热模式转换为功率控制模式，并且功率逐渐降为零，压力模式继续保持为气体模式，炉内持续通氩气。所述坩埚为石英坩埚。所述樹祸的外径为920mm,内径为882mm。所述步骤(b)的具体过程为(bl)、将加热模式选为功率控制模式，并设定功率为l(Tl5kw，将压力模式选为真空模式，对坩埚加热10分钟；(b2)、将功率改为30kw，其它设置保持不变，继续对坩埚加热30分钟；(b3)、将功率改为50kw，其它设置保持不变，继续对坩埚加热I小时30分钟；(b4)、将功率改为55kw，其它设置保持不变，继续对坩埚加热4小时，完成加热操作。进一步地，所述步骤(C)的具体过程为(Cl)、将加热模式选为温度控制模式，并设定温度为117(Tll75°C，将压力模式选为真空模式，对坩埚加热I小时30分钟；该步由骤功率控制模式转换为温度控制模式，主要是为了确保高温状态下精确控温。(c2)、将温度改为1180°C，压力模式选为气体模式，压力设定为200mbar，进气设定为0，出气设定为40%，继续对坩埚加热10分钟；该步骤将压力模式设定为出气模式，确保在设定时间内可以达到压力要求，同时使硅料熔化过程产生的杂质随气体带出炉腔；(c3)、保持加热模式和压力模式不变，将温度改为1187. 5°C，压力设定为350mbar，进气设定为0，出气设定为43%，继续对坩埚加热8分钟；(c4)、保持加热模式和压力模式不变，将温度改为1195°C，压力设定为500mbar，进气设定为0，出气设定为43%，继续对坩埚加热8分钟；(c5)、保持加热模式和压力模式不变，将温度改为1200°C，压力设定为600mbar，进气设定为0，出气设定为43%，继续对坩埚加热5分钟；步骤(c3)、(c4)和(c5)分阶段升温和充气，确保在预设的时间内可以达到相应的温度和压力设定值，避免设备引起偏差报警。(c6)、保持加热模式和压力模式不变，将温度改为1500°C，压力设定为600mbar， 进气设定为55%，出气设定为0，继续对坩埚加热3小时30分钟；该步骤将真空模式转换为气体模式，通入气体确保硅料在高温状态不被氧化。(c7)、保持加热模式和压力模式不变，将温度改为1500°C，压力设定为600mbar， 进气设定为55%，出气设定为0，使隔热笼从初始位置向上提升4mm，继续对坩埚加热30分钟。该步骤开始提升隔热笼，使坩埚底部热量散失，确保底部籽晶不熔。(c8)、保持加热模式和压力模式不变，将温度改为1545°C，压力设定为600mbar， 进气设定为55%，出气设定为O，使隔热笼在步骤(c7)的基础上再向上提升2mm，继续对坩埚加热2小时；(c9)、保持加热模式和压力模式不变，参数设定也保持不变，使隔热笼在步骤(c8)的基础上再向上提升2mm，继续对坩埚加热6小时；该步骤使得上部的硅料充分熔化并到达底部籽晶，确保底部籽晶与硅液接触。(ClO)、保持加热模式和压力模式不变，参数设定也保持不变，使隔热笼在步骤 (c9)的基础上再向上提升1mm，继续对坩埚加热5分钟；该步骤快速降低坩埚底部温度，使熔化不再向底部进行，确保底部的籽晶不熔。(ell)、保持加热模式和压力模式不变，参数设定也保持不变，使隔热笼在步骤 (clO)的基础上再向上提升1mm，继续对坩埚加热30分钟；(cl2)、保持加热模式和压力模式不变，将温度改为1432°C，其它参数设定不变，使隔热笼在步骤(cll)的基础上再向上提升2mm，继续对坩埚加热I小时。该步骤调整硅液上部温度及温度梯度，为下一阶段的长晶做准备。更进一步地，所述步骤(d)的具体过程为(dl)、将加热模式选为温度控制模式，并设定温度为1432°本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用大尺寸坩埚铸类单晶的方法，其特征在于：包括以下步骤：（a）、选用外径大于878mm、内径大于840mm的坩埚，将硅料置于坩埚中；（b）、采用石墨加热器对坩埚进行加热，将加热模式选为功率控制模式，压力模式选为真空模式；（c）、加热硅料至熔化后，将加热模式改为温度控制模式，同时将压力模式改为气体模式；（d）、开始长晶，将加热模式保持为温度控制模式，压力模式保持为气体模式；（e）、长晶结束后，开始退火，加热模式先采用温度控制模式，再改为功率控制模式，压力模式保持为气体模式；（f）、退火结束后，开始冷却，加热模式转换为功率控制模式，压力模式继续保持为气体模式。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘卓冰，杨明珍，刘俊，兰洵，林洪峰，张凤鸣，
申请(专利权)人：天威新能源控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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