太陽電池多晶硅錠生產(chǎn)工藝技術(shù)原理簡介(編輯修改稿)
2025-02-07 16:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 固液界面液相 布里其曼法結(jié)晶爐示意圖冷卻水熱交換法（ HEMHEATEXCHANGEMETHOD）目前國內(nèi)外生產(chǎn)多晶硅錠的主流方法。如美國 GTSOLAR，英國 CRYSTALSYSTEMS，德國 ALD、 KRSOLAR等。161。 坩堝和加熱器在熔化及凝固全過程中均無相對位移。在坩堝工作臺(tái)底部要設(shè)置一熱開關(guān)。熔化時(shí)熱開關(guān)關(guān)閉，起隔熱作用；凝固開始時(shí)熱開關(guān)打開，增強(qiáng)坩堝底部散熱強(qiáng)度，建立熱場。熱開關(guān)有法蘭盤式、平板式、百葉窗式等。161。 長晶速度受坩堝底部散熱強(qiáng)度控制，如用水冷，則受冷卻水流量（及進(jìn)出水溫差）所控制。161。 由于定向凝固只能是單方向熱流（散熱），徑向（即坩堝側(cè)向）不能散熱，也即徑向溫度梯度趨于 0，而坩堝和加熱器又固定不動(dòng)，因此隨著凝固的進(jìn)行，熱場的等溫度線（高于熔點(diǎn)溫度）會(huì)逐步向上推移，同時(shí)又必須保證無徑向熱流，所以溫場的控制與調(diào)節(jié)難度要大。161。 液 固界面逐步向上推移時(shí)，液 固界面處溫度梯度必須大于 0。但隨著界面逐步向上推移，溫度梯度逐步降低直至趨于 0。從以上分析可知熱交換法的長晶速度及溫度梯度為變數(shù)。而且硅錠高度受限制，要擴(kuò)大容量只能是增加硅錠截面積。161。 除熱開關(guān)外無移動(dòng)部件，使結(jié)晶爐結(jié)構(gòu)簡單。HEM法結(jié)晶爐示意圖heaterheat sinkcolumnar crystallised siliconliquid siliconliquid / solid interface(2)(1)電磁連鑄法（ ELECTROMAGNETICCASTING）硅液在熔融狀態(tài)下具有磁性，外加的極性相反的磁場產(chǎn)生強(qiáng)大的推拒力，使熔硅不接觸容器而被加熱。在連續(xù)下漏過程中被外部水冷套冷卻而結(jié)晶。加料和硅錠產(chǎn)出可實(shí)現(xiàn)連續(xù)。硅錠外尺寸近于硅片要求的尺寸。作業(yè)周期達(dá) 48小時(shí)。特點(diǎn)： 無須石英陶瓷坩堝氧、碳含量低，晶粒比較細(xì)小提純效果穩(wěn)定錠子截面小，日本最大為 350mmx350mm，但錠子高度可達(dá) 1M以上。電磁連鑄法示意圖澆鑄法 (CASTINGTECHNOLOGY)澆鑄法將熔煉及凝固分開，熔煉在一個(gè)石英砂爐襯的感應(yīng)爐中進(jìn)行，熔清的硅液澆入一石墨模型中，石墨模型置于一升降臺(tái)上，周圍用電阻加熱，然后以每分鐘 1mm的速度下降（其凝固過程實(shí)質(zhì)也是采用的布里曼法）。特點(diǎn)是熔化和結(jié)晶在兩個(gè)不同的坩堝中進(jìn)行，從圖中可以看出，這種生產(chǎn)方法可以實(shí)現(xiàn)半連續(xù)化生產(chǎn)，其熔化、結(jié)晶、冷卻分別位于不同的地方，可以有效提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗。缺點(diǎn)是因?yàn)槿廴诤徒Y(jié)晶使用不同的坩堝，會(huì)導(dǎo)致二次污染，此外因?yàn)橛雄釄宸D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及引錠機(jī)構(gòu)，使得其結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜。 CASTING法結(jié)晶爐示意圖鑄造法硅錠爐1．硅原料裝入口 2.感應(yīng)爐 3.凝固爐 4.硅錠搬運(yùn)機(jī)5.冷卻機(jī) 6.鑄型升降 7.感應(yīng)爐翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 8.電極五、熱交換法多晶爐型爐型 1： GTSOLAR目前國內(nèi)外應(yīng)用較多的一種熱交換法爐型示意圖，采用石墨電阻在四周加熱。硅錠重量 240450公斤。凝固開始時(shí)通過提升保溫框（ ）以增大石墨塊的散熱強(qiáng)度。長晶速度為變數(shù)，平均為 15–18mm/時(shí)。這種爐 型最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，坩堝底部無需水冷。其次是側(cè)面加熱，底部溫度較表層溫度高，形成較強(qiáng)烈對流，有利于提純。缺點(diǎn)是熱效率不高，每公斤硅錠耗電約 13度 15度。此外循環(huán)周期較長，約為 5052小時(shí)。保溫框 加熱器
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