本專利涉及太陽能電池多晶硅鑄錠領域，特別是一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術。

背景技術：

現下生產工藝生產的硅錠，多為一次形核、一次長晶，因此多存在硅錠底部位錯低、效率高，上部位錯逐漸升高，效率變低的缺點，導致硅錠和生產的硅片集中度分散，進而導致光電轉換效率低，質量偏低。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明公開了一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術。

為解決以上技術問題，本發明提供的技術方案是:

一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其特征在于，包括以下具體步驟：

A、準備脫模層：準備氮化硅粉料，攪拌均勻，預熱鑄錠坩堝，并將攪拌均勻的氮化硅粉料噴涂于鑄錠坩堝的內壁上，隨后再次加熱鑄錠坩堝，將鑄錠坩堝內壁上的氮化硅粉料燒結，形成脫模層；

B、裝料：將硅原料裝填于鑄錠坩堝內；

C、多晶硅錠爐吸塵：在鑄錠過程中，多晶硅錠爐的爐膛內會吸附大量氧化物，使用吸塵器吸除爐膛內大部分氧化物；

D、投料：使用行車等輸送設備將步驟B中裝料好的鑄錠坩堝放入多晶硅錠爐內；

E、加熱、熔煉：啟動多晶硅錠爐，對鑄錠坩堝進行加熱，將鑄錠坩堝內硅原料融化，形成硅溶液，爐內主控溫度控制在溫度n1，所述n1為1530℃~1560℃；

F、長晶準備：等硅原料完全融化完畢，保溫10~30分鐘；

G、長晶：以預算的長晶高度為H，實際長晶為h1，長晶階段分為三階：

1、第一長晶階段：0＜h1＜0.4*H，啟動多晶硅錠爐內部的DS冷卻快，對鑄錠坩堝進行冷卻，進行長晶，硅溶液溫度控制在溫度n2；

2、第二長晶階段：h1=0.4*H~0.5*H，通過設置于多晶硅錠爐上的真空補料系統，向鑄錠坩堝內補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行一次形核優化，隨后硅溶液溫度提升，繼續長晶，此時硅溶液溫度控制在溫度n3；

3、第三長晶階段：h1=0.65*H~0.7*H，通過設置于多晶硅錠爐上的真空補料系統，向鑄錠坩堝內補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行二次形核優化，隨后繼續長晶，直至長晶完成，硅溶液溫度控制在溫度n4；

H、出爐：關閉多晶硅錠爐，等多晶硅錠爐內部溫度降低，隨后泄壓，最后用行車等輸送設備將鑄錠坩堝取出，鑄錠出爐。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，所述n2為1415℃~1420℃，所述n3為1410℃~1415℃，所述n4為1405℃~1412℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，所述真空補料系統包括抽真空設備、加料腔、石英導流管和控制閥，所述抽真空設備、石英導流管均與加料腔聯通，抽真空設備連接于加料腔上端，石英導流管連接于加料腔下端，控制閥設置于石英導流管上，控制石英導流管輸送輔助冷卻劑，石英導流管的下端插入多晶硅錠爐內，位于鑄錠坩堝的上方。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，所述輔助冷卻劑為REC生產的4021系列顆粒硅料或尺寸10MM以下的小塊原生純多晶硅。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，步驟A中的燒結溫度為800℃~1100℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，所述在第二長晶階段和第三長晶階段中，每次添加的輔助冷卻劑的量相同，每次添加輔助冷卻劑與形核原料的重量比為0.11~0.12%。

本發明的有益效果為：

本發明的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，包括準備脫模層、裝料、多晶硅錠爐吸塵、投料、長晶準備、長晶和出爐等七個步驟，改進現有多晶鑄錠爐，設置真空補料系統，通過投放輔助冷卻劑，實現快速降溫，同時由于輔助冷卻劑又能迅速融化，形核完成后又能快速回到長晶階段，以實現形核和長晶的快速切換，同時，本發明的真空補料系統與爐內熱場不發生干涉。

綜上所述，本發明利用現有的多晶鑄錠爐，實現多次形核，使生產的硅錠光電轉換效率達到19.5%以上，硅片效率分布集中度提高40%，從而實現提高整體轉換效率和提高效率集中度的目的。

附圖說明

圖1真空補料系統示意圖。

具體實施方式

實施例一

一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其特征在于，包括以下具體步驟：

A、準備脫模層：準備氮化硅粉料，攪拌均勻，預熱鑄錠坩堝，并將攪拌均勻的氮化硅粉料噴涂于鑄錠坩堝的內壁上，隨后再次加熱鑄錠坩堝，將鑄錠坩堝內壁上的氮化硅粉料燒結，形成脫模層；

B、裝料：將硅原料裝填于鑄錠坩堝內；

C、多晶硅錠爐吸塵：在鑄錠過程中，多晶硅錠爐的爐膛內會吸附大量氧化物，使用吸塵器吸除爐膛內大部分氧化物；

D、投料：使用行車等輸送設備將步驟B中裝料好的鑄錠坩堝放入多晶硅錠爐內；

E、加熱、熔煉：啟動多晶硅錠爐，對鑄錠坩堝進行加熱，將鑄錠坩堝內形核原料融化，形成硅溶液，爐內的主控溫度控制在溫度n1，所述n1為1550℃；

F、長晶準備：等硅原料完全融化完畢，保溫25分鐘；

G、長晶：以預算的長晶高度為H，實際長晶為h1，長晶階段分為三階：

1、第一長晶階段：0＜h1＜0.4*H，啟動多晶硅錠爐內部的DS冷卻快，對鑄錠坩堝進行冷卻，進行長晶，硅溶液溫度控制在溫度n2；

2、第二長晶階段：h1=0.45*H，通過設置于多晶硅錠爐上的真空補料系統，向鑄錠坩堝內補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行一次形核優化，隨后硅溶液溫度提升，繼續長晶，此時硅溶液溫度控制在溫度n3；

3、第三長晶階段：h1=0.67*H，通過設置于多晶硅錠爐上的真空補料系統，向鑄錠坩堝內補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行二次形核優化，隨后繼續長晶，直至長晶完成，硅溶液溫度控制在溫度n4；

H、出爐：關閉多晶硅錠爐，等多晶硅錠爐內部溫度降低，隨后泄壓，最后用行車等輸送設備將鑄錠坩堝取出，鑄錠出爐。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，所述所述n2為1415℃，所述n3為1410℃，所述n4為1405℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，所述輔助冷卻劑為REC生產的4021系列顆粒硅料或尺寸10MM以下的小塊原生純多晶硅。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，步驟A中的燒結溫度為1000℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，所述在第二長晶階段和第三長晶階段中，每次添加的輔助冷卻劑的量相同，每次添加輔助冷卻劑與形核原料的重量比為0.117%。

實施例二

一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其特征在于，包括以下具體步驟：

A、準備脫模層：準備氮化硅粉料，攪拌均勻，預熱鑄錠坩堝，并將攪拌均勻的氮化硅粉料噴涂于鑄錠坩堝的內壁上，隨后再次加熱鑄錠坩堝，將鑄錠坩堝內壁上的氮化硅粉料燒結，形成脫模層；

B、裝料：將硅原料裝填于鑄錠坩堝內；

C、多晶硅錠爐吸塵：在鑄錠過程中，多晶硅錠爐的爐膛內會吸附大量氧化物，使用吸塵器吸除爐膛內大部分氧化物；

D、投料：使用行車等輸送設備將步驟B中裝料好的鑄錠坩堝放入多晶硅錠爐內；

E、加熱、熔煉：啟動多晶硅錠爐，對鑄錠坩堝進行加熱，將鑄錠坩堝內形核原料融化，形成硅溶液，爐內主控溫度控制在溫度n1，所述n1為1545℃；

F、長晶準備：等硅原料完全融化完畢，保溫25分鐘；

G、長晶：以預算的長晶高度為H，實際長晶為h1，長晶階段分為三階：

1.第一長晶階段：0＜h1＜0.4*H，啟動多晶硅錠爐內部的DS冷卻快，對鑄錠坩堝進行冷卻，進行長晶，硅溶液溫度控制在溫度n2；

2.第二長晶階段：h1=0.47*H，通過設置于多晶硅錠爐上的真空補料系統，向鑄錠坩堝內補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行一次形核優化，隨后硅溶液溫度提升，繼續長晶，此時硅溶液溫度控制在溫度n3；

3.第三長晶階段：h1=0.69*H，通過設置于多晶硅錠爐上的真空補料系統，向鑄錠坩堝內補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行二次形核優化，隨后繼續長晶，直至長晶完成，硅溶液溫度控制在溫度n4；

H、出爐：關閉多晶硅錠爐，等多晶硅錠爐內部溫度降低，隨后泄壓，最后用行車等輸送設備將鑄錠坩堝取出，鑄錠出爐。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，所述n2為1420℃，所述n3為1415℃，所述n4為1412℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，所述輔助冷卻劑為REC生產的4021系列顆粒硅料或尺寸10MM以下的小塊原生純多晶硅。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，步驟A中的燒結溫度為1050℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，所述在第二長晶階段和第三長晶階段中，每次添加的輔助冷卻劑的量相同，每次添加輔助冷卻劑與形核原料的重量比為0.118%。

實施例三

如圖1所示，上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術，其中，所述真空補料系統包括抽真空設備1、加料腔2、石英導流管3和控制閥4，所述抽真空設備1、石英導流管3均與加料腔2聯通，抽真空設備1連接于加料腔2上端，石英導流管3連接于加料腔2下端，控制閥4設置于石英導流管3上，控制石英導流管3輸送輔助冷卻劑，石英導流管3的下端插入多晶硅錠爐5內，位于鑄錠坩堝6的上方。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。