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CN106435726A - 一种用于多晶炉铸锭的化料工艺 - Google Patents

一种用于多晶炉铸锭的化料工艺 Download PDF

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CN106435726A
CN106435726A CN201611009813.2A CN201611009813A CN106435726A CN 106435726 A CN106435726 A CN 106435726A CN 201611009813 A CN201611009813 A CN 201611009813A CN 106435726 A CN106435726 A CN 106435726A
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CN
China
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polycrystalline
polycrystalline furnace
stage
furnace
output
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Pending
Application number
CN201611009813.2A
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English (en)
Inventor
金国俊
王海庆
路景刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Meike Silicon Energy Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Meike Silicon Energy Co Ltd
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Publication date
Application filed by Jiangsu Meike Silicon Energy Co Ltd filed Critical Jiangsu Meike Silicon Energy Co Ltd
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Publication of CN106435726A publication Critical patent/CN106435726A/zh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B28/00—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B28/04—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids
    • C30B28/06—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by normal freezing or freezing under temperature gradient
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开的一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，包括多晶炉预热、预加热、升温、熔化4个步骤，其中多晶炉预热分为3个阶段，缩小硅料上部与下部的温差，升温分为4个阶段，缩短了升温过程，本发明的升温、熔化2个步骤较以往工艺相比，其消耗的总时间可耗时缩短了至少1小时，且硅料上部与下部的温差更小，不仅缩短了工艺耗时，提高了生产效率，同时也大大节约了能耗，降低了生产成本。

Description

一种用于多晶炉铸锭的化料工艺
技术领域
本发明涉及一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，属于多晶硅铸锭技术领域。
背景技术
目前，多晶硅锭的制备方法主要是利用GT Solar定向凝固铸锭系统进行铸造，该方法通常包括加热、熔化、长晶、退火和冷却等步骤。在硅料的熔化过程中，硅料放置于多晶铸锭炉内的密闭保温空间-隔热笼内，通过隔热笼内、硅料四周及顶部加热器对硅料进行加热，使硅料熔化，通过TC1热电偶对硅料、硅夜表面温度进行监测并控制，通过TC2热电偶对硅料、硅液的底部温度进行监测。在加热阶段，通过电脑逐步增大变压器对炉内加热器的功率输出。当炉内TC1温度达到1175摄氏度时，多晶炉进入熔化阶段，控制模式切换为温控模式，炉内温度在一定时间段内逐步增加到1550度并保持恒定直至炉内硅料完全熔化。原工艺的这一硅料熔化过程稳定，但硅料熔化耗时较长。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种用于多晶炉铸锭的化料工艺。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是:
一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，其工艺过程如下：
（1）正常装投料，装投料完成，为缩小硅料上部与下部的温差，需进行多晶炉预热，多晶炉预热分为3个阶段：a阶段，启动多晶炉，并在10min内，逐步提高多晶炉加热器输出功率，直至多晶炉功率达到10KW；b阶段，逐步提高多晶炉加热器输出功率，在10min内，使多晶炉加热器输出功率达到30KW；c阶段，逐步提高多晶炉加热器输出功率，在60min内，使多晶炉加热器输出功率达到60KW；
（2）预加热：当多晶炉加热器输出功率达到60KW，保持恒定输出功率，持续130min；
（3）升温：步骤（2）完成后，再次逐步提高多晶炉加热器输出功率，直至输出功率达到82KW，并保持恒定输出功率，持续10h，并使多晶炉内温度提高至1550℃，使硅料进入熔化阶段；
（4）熔化：熔化阶段持续14h，多晶炉内温度保持在1550℃，直至硅料完全熔化，此时，进入长晶阶段。
上述的一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，其中，步骤（3）中逐步提高多晶炉加热器输出功率达到82 KW，分为4个阶段：d阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至64KW，同时控制多晶炉内部压力达到200 mbar；e阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至68KW，同时控制多晶炉内部压力达到400mbar；f阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至73KW，同时控制多晶炉内部压力达到600 mbar；g阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至82KW，同时控制多晶炉内部压力达到600 mbar。
上述的一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，其中，步骤（3）中，多晶炉内部压力维持在600 mbar。
本发明的有益效果为：
本发明公开的一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，包括多晶炉预热、预加热、升温、熔化4个步骤，其中多晶炉预热分为3个阶段，缩小硅料上部与下部的温差，升温分为4个阶段，缩短了升温过程，本发明的升温、熔化2个步骤较以往工艺相比，其消耗的总时间可耗时缩短了至少1小时，且硅料上部与下部的温差更小，不仅缩短了工艺耗时，提高了生产效率，同时也大大节约了能耗，降低了生产成本。
具体实施方式
一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，其工艺过程如下：
（1）正常装投料，装投料完成，为缩小硅料上部与下部的温差，需进行多晶炉预热，多晶炉预热分为3个阶段：a阶段，启动多晶炉，并在10min内，逐步提高多晶炉加热器输出功率，直至多晶炉功率达到10KW；b阶段，逐步提高多晶炉加热器输出功率，在10min内，使多晶炉加热器输出功率达到30KW；c阶段，逐步提高多晶炉加热器输出功率，在60min内，使多晶炉加热器输出功率达到60KW；
（2）预加热：当多晶炉加热器输出功率达到60KW，保持恒定输出功率，持续130min；
（3）升温：步骤（2）完成后，再次逐步提高多晶炉加热器输出功率，直至输出功率达到82KW，并保持恒定输出功率，持续10h，并使多晶炉内温度提高至1550℃，使硅料进入熔化阶段；
（4）熔化：熔化阶段持续14h，多晶炉内温度保持在1550℃，直至硅料完全熔化，此时，进入长晶阶段。
上述的一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，其中，步骤（3）中逐步提高多晶炉加热器输出功率达到82 KW，分为4个阶段：d阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至64KW，同时控制多晶炉内部压力达到200 mbar；e阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至68KW，同时控制多晶炉内部压力达到400mbar；f阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至73KW，同时控制多晶炉内部压力达到600 mbar；g阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至82KW，同时控制多晶炉内部压力达到600 mbar。
上述的一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，其中，步骤（3）中，多晶炉内部压力维持在600 mbar。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，其特征在于，其工艺过程如下：
（1）正常装投料，装投料完成，为缩小硅料上部与下部的温差，需进行多晶炉预热，多晶炉预热分为3个阶段：a阶段，启动多晶炉，并在10min内，逐步提高多晶炉加热器输出功率，直至多晶炉功率达到10KW；b阶段，逐步提高多晶炉加热器输出功率，在10min内，使多晶炉加热器输出功率达到30KW；c阶段，逐步提高多晶炉加热器输出功率，在60min内，使多晶炉加热器输出功率达到60KW；
（2）预加热：当多晶炉加热器输出功率达到60KW，保持恒定输出功率，持续130min；
（3）升温：步骤（2）完成后，再次逐步提高多晶炉加热器输出功率，直至输出功率达到82KW，并保持恒定输出功率，持续10h，并使多晶炉内温度提高至1550℃，使硅料进入熔化阶段；
（4）熔化：熔化阶段持续14h，多晶炉内温度保持在1550℃，直至硅料完全熔化，此时，进入长晶阶段。
2.如权利要求1所述的一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，其特征在于，步骤（3）中逐步提高多晶炉加热器输出功率达到82 KW，分为4个阶段：d阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至64KW，同时控制多晶炉内部压力达到200 mbar；e阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至68KW，同时控制多晶炉内部压力达到400mbar；f阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至73KW，同时控制多晶炉内部压力达到600 mbar；g阶段，持续15min，多晶炉加热器输出功率提升至82KW，同时控制多晶炉内部压力达到600 mbar。
3.如权利要求1所述的一种用于多晶炉铸锭的化料工艺，其特征在于，步骤（3）中，多晶炉内部压力维持在600 mbar。
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