多晶硅的生產(chǎn)制備方法

時(shí)間：2021-09-17作者：山東漢鑫尊新材料有限公司瀏覽：75

      
多晶硅的生產(chǎn)制備方法：

直到20世紀(jì)90年代，太陽能光光伏工藝還是主要建立在單晶硅的基礎(chǔ)上。雖然單晶硅太陽能電池的成本在不斷下降，但是與常規(guī)電力相比還是缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，因此，不斷降低成本是光伏界追求的目標(biāo)。自20世紀(jì)80年代鑄造多晶硅發(fā)明和應(yīng)用以來，增長(zhǎng)迅速，80年代末期它僅占太陽能電池材料的10%左右，而至1996年底它已占整個(gè)太陽能電池材料的36%，它以相對(duì)低成本、高效率的優(yōu)勢(shì)不斷擠占單晶硅的市場(chǎng)，成為有競(jìng)爭(zhēng)力的太陽能電池次材料。21世紀(jì)初已占50%以上，成為主要的太陽能電池材料。

　　太陽能電池多晶硅錠是一種柱狀晶，晶體生長(zhǎng)方向垂直向上。

　　圖1多晶硅錠鑄造設(shè)備

　　1.裝料

　　將裝有涂層的石英坩堝在熱交換臺(tái)上，加入硅原料，然后安裝加熱設(shè)備、隔熱設(shè)備和爐罩，將爐內(nèi)抽真空使?fàn)t內(nèi)壓力降至0.05-0.1mbar并保持真空。通入氬氣作為保護(hù)氣，使?fàn)t內(nèi)壓力基本維持在400-600mbar左右。

　　2.加熱

　　利用石墨加熱器給爐體加熱，首先使石墨部件、隔熱層、硅原料等表面吸附的濕氣蒸發(fā)，然后緩慢加溫，使石英坩堝的溫度達(dá)到1200-1300℃左右，該過程需要4-5h。

　　3.化料

　　通入氬氣作為保護(hù)氣，使?fàn)t內(nèi)壓力基本維持在400-600mbar左右。逐漸增加加熱功率，使適應(yīng)坩堝內(nèi)的溫度達(dá)到1500℃左右，硅原料開始熔化。熔化過程中一直保證1500℃左右，直至化料結(jié)束。該過程約要20-22h。

　　圖2多晶硅錠

　　4.晶體生長(zhǎng)

　　硅原料熔化結(jié)束后，降低加熱功率，使適應(yīng)坩堝的溫度降至1420-1440℃硅熔點(diǎn)左右。然后石英坩堝逐漸向下移動(dòng)，或者隔熱裝置逐漸上升，使得石英坩堝慢慢脫離加熱區(qū)，與周圍形成熱交換；同時(shí)，冷卻板通水，使熔體的溫度自底部開始降低，晶體硅首先在底部形成，生長(zhǎng)過程中固液界面始終保持與水平面平行，直至晶體生長(zhǎng)完成，該過程約要20-22h。

　　5.退火

　　晶體生長(zhǎng)完成后，由于晶體底部和上部存在較大的溫度梯度，因此，晶錠中可能存在熱應(yīng)力，在硅片加熱和電池制備過程中容易再次硅片碎裂。所以，晶體生長(zhǎng)完成后，硅錠保持在熔點(diǎn)附近2-4h，使硅錠溫度均勻，減少熱應(yīng)力。

　　6.冷卻

　　硅錠在爐內(nèi)退火后，關(guān)閉加熱功率，提升隔熱裝置或者完全下降硅錠，爐內(nèi)通入大流量氬氣，使硅錠溫度逐漸降低至室溫附近；同時(shí)，爐內(nèi)氣壓逐漸上升，直至達(dá)到大氣壓，該過程約要10h。


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