多晶硅铸锭炉生产工艺控制技术和设备

组

    多晶硅铸锭炉是太阳能光伏产业中，最为重要的设备之一。它通过使用化学方法得到的高
纯度硅熔融，调整成为适合太阳能电池的化学组成，采用定向长晶凝固技术将溶体制成硅
锭。这样，就可切片供太阳能电池使用。多晶硅铸锭炉采用的生长方法主要为热交换法与布
里曼法结合的方式。这种类型的结晶炉，在加热过程中保温层和底部的隔热层闭合严密，保
证加热时内部热量不会大量外泄，保证了加热的有效性及加热的均温

j 生。开始结晶时，充

入保护气，装有熔融硅料的坩埚不动，将保温层缓慢向上移动，坩埚底部的热量通过保温
层与隔热层之间的空隙发散出去，通过气体与炉壁的热量置换，逐渐降低坩埚底托的温度。
在此过程中，结晶好的晶体逐步离开加热区，而熔融的硅液仍然处在加热区内。这样在结晶
过程中液固界面形成比较稳定的温度梯度，有利于晶体的生长。其特点是液相温度梯度

dT

／

dX 接近常数，生长速度可调。

       通过多晶硅铸锭法所获得的多晶硅可直接获得方形材料，并能制出大型硅锭；电能消
耗低，并能用较低纯度的硅作投炉料；全自动铸锭炉生产周期大约

50 h 可生产 200 kg 以上

的硅锭，晶粒的尺寸达到厘米级；采用该工艺在多晶硅片上做出电池转换效率超过

14％ 。

       多晶硅铸锭炉融合了当今先进的工艺技术、控制技术、设备设计及制造技术，使它不仅
具有完善的性能，而且具有稳定性好、可靠性高，适合长时间、大批量太阳能级多晶硅的生
产。

1、 多晶硅铸锭炉的主要工艺特点

       太阳能级多晶硅的生产。根据以上的多晶硅铸锭炉定向生长凝固技术原理，并结合我国
当前实际需要，我们特别制定了以下的工艺流程。多晶硅主要工艺参数如下。
第一步：预热
(1)预热真空度：大约 1．05 mPa；(2)预热温度：室温一 1 200 oC；(3)预热时间：大约 15 
h；(4)预热保温要求：完全保温。
第二步：熔化
(1)熔化真空度：大约 44．1 Pa；(2)熔化温度：1 200

 

℃ ～1 550  

℃ ；(3)熔化时间：大约 5 

h；(4)熔化保温要求：完全保温；(5)开始充保护气。
第三步：长晶
(1)长晶真空度：大约 44．1 Pa；(2)长晶温度：1 440

 

℃ ～1 400 oE；(3)长晶时间：大约 10 

h；(4)长晶保温要求：缓慢取消保温；(5)连续充保护气。