[发明专利]铸锭炉及制备硅锭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种铸锭炉及制备硅锭的方法。

背景技术

提高光伏电池的转换效率和降低生产成本是光伏行业的主流方向。利用铸锭炉制备的硅锭制成的电池片的转换效率明显高于传统方法中热场、工艺没有调整且坩埚内硅料全部熔化后生长的硅锭生产的电池片，但是上述利用多晶铸锭炉生产硅锭的制备技术只能在设计复杂的热场中实现，从而导致硅锭的生产仅局限于少数多晶铸锭炉，且设备运行周期长，生产所消耗的水电气都相应的增加，降低了设备的产能，因而现有技术中的多晶铸锭炉难以推广，且因其生产成本较高，经济优势不明显，故影响铸锭炉制备硅锭技术的大规模应用。

现有技术中，铸锭炉制备硅锭需要高精准的热场和控制系统。如图1和图2所示，现有技术的铸锭炉包括底部隔热垫10和石墨块20。图1示出了现有技术的铸锭炉的结构示意图。图2示出了现有技术的铸锭炉的底部隔热垫10和设置有边缘碳条的呈台阶状的石墨块20的结构示意图。图3示出了现有技术的铸锭炉生产的硅锭30的横截面结构示意图。采用现有技术的铸锭炉生产的硅锭30，晶粒与晶粒之间存在杂质点。

发明内容

本发明旨在提供一种铸锭炉及制备硅锭的方法，可以生产出晶粒均匀，减少晶粒与晶粒之间的杂质点的硅锭。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铸锭炉，铸锭炉包括：坩埚；石墨块，设置于坩埚的底部，石墨块为横截面不变的扁柱体；底部隔热垫，底部隔热垫包括隔热垫本体和周向隔热部，隔热垫本体设置于石墨块的下方，周向隔热部从隔热垫本体的上表面向上延伸并沿隔热垫本体的周向设置。

进一步地，周向隔热部为封闭的凸缘，凸缘的顶端与隔热垫本体的上表面的距离大于等于2cm且小于等于3cm。

进一步地，隔热垫本体和周向隔热部一体成型。

进一步地，石墨块的横截面为矩形截面。

进一步地，坩埚的内表面设置有氮化硅涂层。

进一步地，氮化硅涂层由氮化硅混合液喷涂形成，氮化硅混合液中氮化硅与水的比例为650g：2800ml。

进一步地，底部隔热垫的厚度为大于等于40mm且小于等于60mm。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制备硅锭的方法，该方法采用前述的铸锭炉制备多晶硅锭。

进一步地，方法包括以下步骤：装料步骤，在坩埚内铺设硅料，包括在坩埚的最底部铺设小颗粒硅料层，之后在小颗粒硅料层上铺设常规粒径的硅料；熔化步骤；长晶步骤。

进一步地，小颗粒硅料层的硅料的颗粒直径小于等于6mm。

进一步地，小颗粒硅料层的高度大于等于3cm且小于等于5cm。

进一步地，熔化步骤还包括控制小颗粒硅料层的未熔化的硅料的剩余高度为大于等于3mm且小于等于18mm。

进一步地，长晶步骤还包括控制晶段生长的速度范围为10mm/h至15mm/h。

应用本发明的技术方案，由于铸锭炉具有从隔热垫本体的上表面向上延伸并沿隔热垫本体的周向设置的周向隔热部，周向隔热部和隔热垫本体共同作用以调整热量的散出方向，因此可以使热量通过石墨块定向地垂直向下传导，从而生产出晶粒均匀，晶粒与晶粒之间的杂质点减少的硅锭，降低生产成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术的铸锭炉的结构示意图；

图2示出了现有技术的铸锭炉的底部隔热垫和底板的结构示意图；

图3示出了现有技术的铸锭炉生产的硅锭的横截面结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例的铸锭炉的结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例的铸锭炉的底部隔热垫和石墨块的结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例的铸锭炉的装有硅料的坩埚的横截面示意图；

图7示出了根据本发明实施例的铸锭炉生产的硅锭切方后的纵截面结构示意图；

图8示出了根据本发明实施例的铸锭炉生产的硅锭切方后的横截面结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

发明人经过探索分析发现，现有技术中由于铸锭炉的热场系统底部温度较高，在长晶步骤中杂质易在晶界处沉淀，从而形成含有较多杂质点和杂质带的硅锭。因此，本申请的发明人对现有技术的铸锭炉进行改进。