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1、(10)申请公布号 CN 102242390 A (43)申请公布日 2011.11.16 CN 102242390 A *CN102242390A* (21)申请号 201110160794.4 (22)申请日 2011.06.15 C30B 11/00(2006.01) C30B 28/06(2006.01) C30B 29/06(2006.01) (71)申请人 安阳市凤凰光伏科技有限公司 地址 456400 河南省安阳市滑县产业聚集区 大三路南侧 申请人 石坚 (72)发明人 石坚 熊涛涛 (74)专利代理机构 安阳市智浩专利代理事务所 41116 代理人 王好勤 (54) 发明名称 。
2、铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法 (57) 摘要 本发明公开了一种铸造法生产类似单晶硅锭 化料加热方法， 涉及硅锭化料加热方法， 铸锭炉 从室温开始升温至预定的最高温度过程中， 采用 以下控制措施 ： a 在 TC1 1170 摄氏度时， 控制 T 800 摄氏度 ； b 在 TC1 达到 1170 摄氏度 时， 控制150摄氏度T400摄氏度 ； c当TC1 达到预定的最高温度， 进入抓晶种阶段。 本发明的 有益效果在于 ： 通过本方法的运用， 在加温过程 中， 控制温度梯度在陶瓷的材料所能承受的范围 内， 使晶种固化在炉底， 不熔化或漂浮， 坩埚不会 因为承受过大热应力而开裂。 确保生产。
3、安全， 并可 提高生产效益。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 CN 102242395 A1/1 页 2 1. 铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 其特征在于， 在铸锭炉生长类似单晶过程 中， 铸锭炉从室温开始升温至预定的最高温度过程中， 采用以下控制措施 ： a 在 TC1 1170 摄氏度时， 控制 T 800 摄氏度 ； b 在 TC1 达到 1170 摄氏度时， 控制 150 摄氏度 T 400 摄氏度 ； c 当 TC1 达到预定的最高温度， 进入抓晶种阶段。 2. 根据权利要求 1 所述的铸造。
4、法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 其特征在于 ： 其中， a 在 TC1 1170 摄氏度时， 控制 T 700 摄氏度 ； b 在 TC1 1170 摄氏度时， 控制 170 摄 氏度 T 380 摄氏度。 3. 根据权利要求 1 所述的铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 其特征在于 ： 其中， a 在 TC1 1170 摄氏度时， 控制 T 600 摄氏度 ； b 在 TC1 1170 摄氏度时， 控制 190 摄 氏度 T 360 摄氏度。 4. 根据权利要求 1 所述的铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 其特征在于 ： 所述 预定的最高温度指 1420 1600 摄氏度。 5. 根。
5、据权利要求 1 所述的铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 其特征在于 ： 所述 预定的最高温度指 1440 1580 摄氏度。 6. 根据权利要求 1 所述的铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 其特征在于 ： 所述 预定的最高温度指 1460 1560 摄氏度。 7. 根据权利要求 1 或 2 或 3 所述的铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 其特征在 于 ： 所述的控制， 指控制加热功率和加热时间， 或控制加热温度和加热时间， 或控制加热功 率和加热时间以及隔热笼位置， 或控制加热温度和加热时间以及隔热笼位置之一种。 权 利 要 求 书 CN 102242390 A CN 102242。
6、395 A1/3 页 3 铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法 技术领域 0001 本发明涉及晶体生长领域， 进一步涉及硅锭化料加热方法， 具体是铸造法生产类 似单晶硅锭化料加热方法。 背景技术 0002 生产硅锭的方法有 ： CZ 法生产单晶硅锭， 铸锭法生产多晶硅锭， FZ 法生产单晶硅 锭、 EFG 生产硅带等方法。由于成本问题， 目前太阳能电池片主要使用 CZ 法单晶硅片和铸 造法多晶硅片。CZ 法单晶硅由于制造成本是铸锭多晶硅的 4 5 倍， 能耗上高出 5 7 倍， 导致 CZ 单晶硅的市场份额越来越少。但由于铸锭法生产多晶硅锭， 存在大量的位错、 晶界， 使得铸锭法多晶硅片制成的电。
7、池片， 存在效率偏低的情况， 一直使铸锭法多晶硅锭无法完 全取代 CZ 单晶硅锭。 0003 在国际上， 跨国巨头BP公司对用铸锭炉生产类似单晶 （准单晶） 硅锭的工艺已开发 多年， 2010年被ALD收购， 使得ALD多晶铸锭炉已经小规模开发出铸锭法生产类似单晶硅锭 的设备和工艺。 0004 目前， 尚未见到在铸锭炉生长类似单晶 （准单晶） 过程中， 针对铸造多晶炉内生产 类似单晶 （准单晶） 化料加热方法的内容的公开报道或专利申请。如果没有良好化料加热方 法， 其一易引起坩埚开裂， 引发安全事故 ： 或形成炉体报废， 无法生产 ； 或者造成材料流失， 形成浪费 ； 或者损坏热场 （加热器、。
8、 保温层、 石墨块等） ， 破坏设备 ； 其二易造成晶种熔化或漂 浮， 导致生长类似单晶的工艺失败。 发明内容 0005 本发明的目的就是提供一种铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 在铸锭炉生 长类似单晶 （准单晶） 过程中， 采用该方法， 将温度梯度控制在陶瓷的材料所能承受的范围 内， 坩埚不会因为承受过大热应力而开裂， 且晶体不熔化或漂浮。 0006 本发明的目的是通过以下方案实现的 ： 由于铸锭炉生长晶体需要从底部开始生 长， 类似单晶的生长也只能从底部开始， 这就要求在硅料熔化时， 底部的晶种不能熔化或漂 起。同时为了使晶种不熔化， 必须保持炉底的晶种处于较低温度， 而炉底较低温度的。
9、状态 下， 加热器必须保持 1420 摄氏度以上， 这导致在加热过程中， 陶瓷坩埚上承受很大的温度 梯度， 如果无法控制此温度梯度在坩埚陶瓷的材料所能承受的温度梯度以内， 将会导致陶 瓷坩埚开裂， 引起漏硅， 导致安全事故。也就无法生长类似单晶， 导致整个工艺失败。 0007 为解决这一问题， 通过控制炉内 TC2 （底部的导热块下的测温电偶温度值） ， 执行化 料加热工艺， 使晶种固定在炉底而不漂起、 不熔化， 坩埚不出现开裂的情况。 0008 具体方案是 ： 在铸锭炉生长类似单晶 （准单晶） 过程中， 铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 其 特征在于， 铸锭炉从室温开始升温至预定的最高温。
10、度过程中， 采用以下控制措施 ： a 在 TC1（顶部的加热器附近的测温电偶的温度值） 1170 摄氏度时， 控制 T 800 说 明 书 CN 102242390 A CN 102242395 A2/3 页 4 摄氏度 ； 其中， T=TC1（顶部的加热器附近的测温电偶的温度值） -TC2（底部的导热块下的 测温电偶温度值）（T 即顶部的加热器附近的测温电偶的温度值与底部的导热块下的测温 电偶温度值之差） ； b 在 TC1 1170 摄氏度时， 控制 150 摄氏度 T 400 摄氏度 ； c 当 TC1 达到预定的最高温度， 进入抓晶种阶段。 0009 进一步 ： 其中， a 在 TC1。
11、 1170 摄氏度时， T 700 摄氏度 ； b 在 TC1 1170 摄氏度时， 使 170 摄氏度 T 380 摄氏度。 0010 再进一步 ： 其中， a 在 TC1 1170 摄氏度时， T 600 摄氏度 ； b 在 TC1 1170 摄氏度时， 使 190 摄氏度 T 360 摄氏度。 0011 所述预定的最高温度指 1420 1600 摄氏度， 进一步所述预定的最高温度指 1440 1580 摄氏度， 再进一步所述预定的最高温度指 1460 1560 摄氏度。 0012 具体， 最高温度还可以设定为 1420 1440 摄氏度， 或 1440 1460 摄氏度， 或 1460 。
12、1480 摄氏度， 或 1480 1500 摄氏度， 或 1500 1520 摄氏度， 或 1520 1550 摄氏 度， 或 1550 1580 摄氏度， 或 1580 1600 摄氏度。 0013 所述的控制， 指控制加热功率和加热时间， 或控制加热温度和加热时间， 或控制加 热功率和加热时间以及隔热笼位置， 或控制加热温度和加热时间以及隔热笼位置之一种。 0014 本发明的有益效果在于 ： 通过本方法的运用， 在加温过程中， 将温度梯度控制在坩 埚陶瓷的材料所能承受的范围内， 坩埚不会因为承受过大热应力而开裂。且使晶种固化在 炉底， 不熔化或漂浮。既确保生产安全， 又可提高生产效益。 具。
13、体实施方式 0015 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案， 并使本发明的上述目的、 特征 和优点能够更加明显易懂， 下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。 0016 实施例 1 ： 铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 在铸锭炉生长类似单晶 （准单晶） 过程中， 铸 锭炉从室温开始升温过程中， 按要求进行以下控制 ： a 通过控制加热功率和加热时间， 使 T=TC1-TC2 在 TC1 1170 摄氏度时， T 800 摄氏度 ； 也可以根据需要设置其它 T 范围值。 0017 b在TC1达到1170摄氏度时， 通过控制加热功率和加热时间以及隔热笼位置， 使 150 摄氏度 T 4。
14、00 摄氏度 ； 也可以根据需要设置其它 T 范围值。 0018 c 当 TC1 达到预定的最高温度， 进入抓晶种阶段。 0019 其中， 所述预定的最高温度指 1420 1440 摄氏度 （如 1420 摄氏度） 。 0020 实施例 2 ： 铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 在铸锭炉生长类似单晶 （准单晶） 过程中， 铸 锭炉从室温开始升温过程中， 按要求进行以下控制 ： a 通过控制加热功率和加热时间， 使 T=TC1-TC2 在 TC1 1170 摄氏度时， T 700 摄氏度 ； 也可以根据需要设置其它 T 范围值。 说 明 书 CN 102242390 A CN 1022423。
15、95 A3/3 页 5 0021 b在TC1达到1170摄氏度时， 通过控制加热功率和加热时间以及隔热笼位置， 使 170 摄氏度 T 380 摄氏度 ； 也可以根据需要设置其它 T 范围值。 0022 c 当 TC1 达到预定的最高温度， 进入抓晶种阶段。 0023 其中， 所述预定的最高温度指 1580 1600 摄氏度 （如 1600 摄氏度） 。 0024 实施例 3 ： 铸造法生产类似单晶硅锭化料加热方法， 在铸锭炉生长类似单晶 （准单晶） 过程中， 铸 锭炉从室温开始升温过程中， 按要求进行以下控制 ： a 通过控制加热功率和加热时间， 使 T=TC1-TC2 在 TC1 1170。
16、 摄氏度时， T 600 摄氏度。也可以根据需要设置其它 T 范围值。 0025 b在TC1达到1170摄氏度时， 通过控制加热功率和加热时间以及隔热笼位置， 使 190 摄氏度 T 360 摄氏度。也可以根据需要设置其它 T 范围值。 0026 c 当 TC1 达到预定的最高温度， 进入抓晶种阶段。 0027 其中， 所述预定的最高温度指 1500 1520 摄氏度 （如 1500 摄氏度） 。 0028 以上所述， 仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限于此， 任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到的变化或替换， 都应 涵盖在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102242390 A 。