[发明专利]采用籽晶引导的硅片制作设备及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接从硅溶液形成硅片的制作设备及其控制方法，尤其涉及一种采用籽晶引导的硅片制作设备及其控制方法。

背景技术

太阳能电池用硅材料称为太阳能级多晶硅，太阳能级多晶硅的纯度范围为硅含量大于99.9999％，相比半导体级多晶硅来说，纯度要求大大降低。从而硅材料提纯方式、硅棒拉制及铸造方式和硅片技术等方面可使用的方法也增加。太阳能电池用硅片需求占据太阳能电池市场超过90％，同时硅片在制作的过程中经过开方及切片环节后，材料浪费率达60％以上。

因此，采用一种能够减少硅材料的浪费，减少硅片制作能耗的技术，能够极大的降低硅片成本。从硅熔液中直接获得硅片或硅带是一种亟待发展，能够走向产业化的技术。从熔融硅液中直接生长的带硅方向与籽晶方向相同，垂直于硅液面生长，生长速率较慢，未能实现规模的产业化生产。其他从熔融硅液中形成硅片的技术仍处于实验室研发阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用籽晶引导的硅片制作设备及其控制方法，安全可靠，温度恒定，生长硅片的晶向可控，位错少，籽晶引导生长速率块，能够极大的节省硅材料并降低单个硅片的能耗。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种采用籽晶引导的硅片制作设备，包括炉体，所述炉体内设有用于盛放熔融硅液的石英坩埚，所述石英坩埚的外侧周围设有加热器，其中，所述石英坩埚的上方设有相变蓄热块，所述相变蓄热块的两侧对称设有片状矩形籽晶和籽晶夹板，所述片状矩形籽晶固定在与升降机构相连的籽晶夹持器上。

上述的采用籽晶引导的硅片制作设备，其中，所述升降机构为一对平行设置的动力丝杆，所述动力丝杆设于相变蓄热块的顶部，所述籽晶夹板通过夹板固定螺杆固定在相变蓄热块的两侧。

上述的采用籽晶引导的硅片制作设备，其中，所述相变蓄热块的数目为多个，所述多个相变蓄热块一字排列并通过整体吊装丝杆固定在炉体上。

上述的采用籽晶引导的硅片制作设备，其中，所述相变蓄热块为密封腔体，所述密封腔体内装填有相变储能材料和导热油。

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述采用籽晶引导的硅片制作设备的控制方法，包括如下步骤：a)利用加热器将石英坩埚中的硅加热熔化，在相变蓄热块中装填相变储能材料和导热油；b)控制片状矩形籽晶下端伸出籽晶夹板和相变蓄热块外，将相变蓄热块与片状矩形籽晶一起下降，使得片状矩形籽晶接触硅液面，并控制相变蓄热块和熔融硅液的距离为1～10cm；c)硅液面由两侧片状矩形籽晶开始向中间凝固，形成硅片；d)将相变蓄热块与片状矩形籽晶一起提升至硅片脱离熔融硅液；e)控制片状矩形籽晶下端缩入籽晶夹板内，籽晶夹板下端挤压硅片并与片状矩形籽晶分离，使用承接板将挤压分离后的硅片转运至炉体外。

上述的采用籽晶引导的硅片制作设备的控制方法，其中，所述步骤a)中控制硅加热熔化后表面温度高于相变温度1～10℃。

上述的采用籽晶引导的硅片制作设备的控制方法，其中，所述步骤c)中控制硅片的厚度为100～1000μm。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的采用籽晶引导的硅片制作设备及其控制方法，通过采用相变蓄热块吸收硅液面热量，硅片形成于硅液表面，由籽晶夹板挤压硅片脱离籽晶，安全可靠，温度恒定，生长硅片的晶向可控，位错少，籽晶引导生长速率块，能够极大的节省硅材料并降低单个硅片的能耗。

附图说明

图1为本发明的采用籽晶引导的硅片制作设备结构示意图；

图2为本发明的硅片制作设备中夹板挤压硅片与籽晶脱离示意图；

图3为本发明的硅片制作设备中的多个相变蓄热块分布安装示意图。

图中：

1片状矩形籽晶 2籽晶夹板3夹板固定螺杆

4相变蓄热块 5加热器6保温层

7硅片 8熔融硅液9炉体

10籽晶夹持器11动力丝杆 12整体吊装丝杆

13石英坩埚14相变蓄热块外侧夹板

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明的采用籽晶引导的硅片制作设备结构示意图。