硅片铸造方法及装置

摘要

本发明公开了一种硅片铸造方法及装置，硅片铸造方法包括以下步骤：将硅粉平铺放置于两块传热板之间；对两块传热板分别加热，使硅粉融化为液态硅；在液态硅凝固的过程中，保持两块传热板的温度不同。上述硅片铸造方法，通过将硅粉置于两块传热板之间，并对两块传热板分别加热，可保证平铺的硅粉的两侧均受热，使硅粉充分融化，同时两块传热板可对硅粉融化并形成硅片的过程进行辅助，使制成的硅片平整，而在液态硅凝固为硅片的过程中，由于两块传热板的温度不同，可控制硅片两侧的凝固结晶，形成沿硅片厚度方向形成的柱状晶，此时铸造形成的硅片厚度均匀，可提高后续利用硅片制造的电池的光电转换效率，成品性能较好。

权利要求

1.一种硅片铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：

将硅粉平铺放置于两块传热板之间，所述传热板可为耐高温陶瓷板或石英玻璃板，两个所述传热板相对的侧面均为光滑面；

对两块传热板分别加热，使硅粉融化为液态硅；

在液态硅凝固的过程中，保持两块传热板的温度不同。

2.根据权利要求1所述的硅片铸造方法，其特征在于，上述在液态硅凝固的过程中，两块所述传热板之间的温度差为50℃～150℃。

3.根据权利要求2所述的硅片铸造方法，其特征在于，上述对两块传热板分别加热，使硅粉融化为液态硅的过程中，对传热板的加热温度为1450℃～1650℃。

4.根据权利要求3所述的硅片铸造方法，其特征在于，上述对两块传热板分别加热，使硅粉融化为液态硅，具体包括以下步骤：对两块传热板进行预热；

提高对两块传热板的加热温度，使硅粉融化为液态硅。

5.根据权利要求1所述的硅片铸造方法，其特征在于，上述对两块传热板分别加热之前，还包括以下步骤：将两块传热板置于封闭环境内，并持续通入惰性气体。

6.一种实现上述权利要求1-5任一项所述硅片铸造方法的硅片铸造装置，其特征在于，包括第一加热装置、第二加热装置及两块传热板，两块所述传热板分别为第一传热板及第二传热板，所述第一传热板与所述第二传热板间隔设置，所述第一传热板与所述第二传热板之间用于平铺放置硅粉，所述第一加热装置用于加热所述第一传热板，所述第二加热装置用于加热所述第二传热板。

7.根据权利要求6所述的硅片铸造装置，其特征在于，还包括封闭容器，所述封闭容器内设有容纳腔，所述第一传热板与所述第二传热板均设于所述容纳腔内。

8.根据权利要求7所述的硅片铸造装置，其特征在于，还包括通气管，所述通气管穿设所述封闭容器，所述通气管上设有与所述容纳腔连通的输气孔，所述通气管用于向所述容纳腔内输送惰性气体。

9.根据权利要求7所述的硅片铸造装置，其特征在于，所述封闭容器为透明件，所述第一加热装置与所述第二加热装置均设于所述封闭容器外，所述第一加热装置与所述第二加热装置均为卤钨灯。

10.根据权利要求6-9任一项所述的硅片铸造装置，其特征在于，所述第一加热装置包括依次设置的预热区、融化区及凝固区，所述第二加热装置与所述第一加热装置对称设置，所述第一传热板、所述第二传热板设于所述第一加热装置与所述第二加热装置之间，所述第一传热板与所述第二传热板沿所述预热区至所述凝固区的方向移动。

说明书

硅片铸造方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能光伏制造技术领域，特别是涉及一种硅片铸造方法及装置。

背景技术

[0002] 在太阳能光伏等产业中，对硅片的需求量极大，除了常规的铸造硅锭切片工艺，还可利用颗粒硅带工艺制造硅片。

[0003] 但传统的颗粒硅带工艺存在技术缺陷，会导致硅颗粒融化后形成的硅片的厚度不易控制，且在制造的过程中易产生孔洞，会影响成品的性能。

发明内容

[0004] 基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种成品性能较好的硅片铸造方法及装置。

[0005] 其技术方案如下：

[0006] 一种硅片铸造方法，包括以下步骤：

[0007] 将硅粉平铺放置于两块传热板之间；

[0008] 对两块传热板分别加热，使硅粉融化为液态硅；

[0009] 在液态硅凝固的过程中，保持两块传热板的温度不同。

[0010] 上述硅片铸造方法，通过将硅粉置于两块传热板之间，并对两块传热板分别加热，可保证平铺的硅粉的两侧均受热，使硅粉充分融化，同时两块传热板可对硅粉融化并形成硅片的过程进行辅助，使制成的硅片平整，而在液态硅凝固为硅片的过程中，由于两块传热板的温度不同，可控制硅片两侧的凝固结晶，形成沿硅片厚度方向形成的柱状晶，此时铸造形成的硅片厚度均匀，可提高后续利用硅片制造的电池的光电转换效率，成品性能较好。

[0011] 进一步地，上述在液态硅凝固的过程中，两块所述传热板之间的温度差为50℃～150℃。

[0012] 进一步地，上述对两块传热板分别加热，使硅粉融化为液态硅的过程中，对传热板的加热温度为1450℃～1650℃。

[0013] 进一步地，上述对两块传热板分别加热，使硅粉融化为液态硅，具体包括以下步骤：

[0014] 对两块传热板进行预热；

[0015] 提高对两块传热板的加热温度，使硅粉融化为液态硅。

[0016] 进一步地，上述对两块传热板分别加热之前，还包括以下步骤：

[0017] 将两块传热板置于封闭环境内，并持续通入惰性气体。

[0018] 一种实现上述任一项所述硅片铸造方法的硅片铸造装置，包括第一加热装置、第二加热装置及两块传热板，两块所述传热板分别为第一传热板及第二传热板，所述第一传热板与所述第二传热板间隔设置，所述第一传热板与所述第二传热板之间用于平铺放置硅粉，所述第一加热装置用于加热所述第一传热板，所述第二加热装置用于加热所述第二传热板。

[0019] 上述硅片铸造装置，第一传热板与第二传热板可分别对硅粉进行加热，保证硅粉的充分融化，同时由硅粉融化的液态硅在凝固时，第一传热板与第二传热板可保证凝固形成的硅片厚度均匀，而第一传热板及第二传热板分别加热，可对第一传热板及第二传热板的温度进行分别控制，再通过在凝固阶段设置第一传热板与第二传热板的温度不同，使硅片形成沿其厚度方向分布的柱状晶，此时成品的硅片的性能更好。

[0020] 进一步地，上述硅片铸造装置还包括封闭容器，所述封闭容器内设有容纳腔，所述第一传热板与所述第二传热板均设于所述容纳腔内。

[0021] 进一步地，上述硅片铸造装置还包括通气管，所述通气管穿设所述封闭容器，所述通气管上设有与所述容纳腔连通的输气孔，所述通气管用于向所述容纳腔内输送惰性气体。

[0022] 进一步地，所述封闭容器为透明件，所述第一加热装置与所述第二加热装置均设于所述封闭容器外，所述第一加热装置与所述第二加热装置均为卤钨灯。

[0023] 进一步地，所述第一加热装置包括依次设置的预热区、融化区及凝固区，所述第二加热装置与所述第一加热装置对称设置，所述第一传热板、所述第二传热板设于所述第一加热装置与所述第二加热装置之间，所述第一传热板与所述第二传热板沿所述预热区至所述凝固区的方向移动。

附图说明

[0024] 图1为本发明实施例所述的硅片铸造方法的流程示意图一；

[0025] 图2为本发明实施例所述的硅片铸造方法的流程示意图二；

[0026] 图3为本发明实施例所述的硅片铸造装置的纵向剖面图；

[0027] 图4为本发明实施例所述的硅片铸造装置的横向剖面图。

[0028] 附图标记说明：

[0029] 100、第一传热板，200、第二传热板，300、封闭容器，310、容纳腔，320、封闭管体，330、端盖，400、通气管，410、输气孔，510、预热区，520、融化区，530、凝固区。

具体实施方式

[0030] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

[0031] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

[0032] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0033] 本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

[0034] 一实施例中，如图1所示，硅片铸造方法包括以下步骤：

[0035] S10、将硅粉平铺放置于两块传热板之间；

[0036] S20、对两块传热板分别加热，使硅粉融化为液态硅；

[0037] S30、在液态硅凝固的过程中，保持两块传热板的温度不同。

[0038] 上述硅片铸造方法，通过将硅粉置于两块传热板之间，并对两块传热板分别加热，可保证平铺的硅粉的两侧均受热，使硅粉充分融化，同时两块传热板可对硅粉融化并形成硅片的过程进行辅助，使制成的硅片平整，而在液态硅凝固为硅片的过程中，由于两块传热板的温度不同，可控制硅片两侧的凝固结晶，形成沿硅片厚度方向形成的柱状晶，此时铸造形成的硅片厚度均匀，可提高后续利用硅片制造的电池的光电转换效率，成品性能较好。

[0039] 可选地，上述将硅粉平铺放置于两块传热板之间，具体包括以下步骤：

[0040] 将其中一块传热板水平放置，将硅粉平铺放置于上述传热板上，将另一块传热板覆盖于硅粉上。

[0041] 具体地，两块传热板平行设置。

[0042] 可选地，上述两块传热板在液态硅凝固的过程中，位于上方的传热板的温度高于下方传热板的温度。此时凝固过程中柱状晶的成型效果更好。

[0043] 进一步地，上述在液态硅凝固的过程中，两块传热板之间的温度差为50℃～150℃。此时两块传热板之间的温度差可确保液态硅定向凝固形成沿硅片厚度方向的柱状硅晶粒，可提高利用上述硅片制备的电池的光电转换效率。

[0044] 进一步地，上述对两块传热板分别加热，使硅粉融化为液态硅的过程中，对传热板的加热温度为1450℃～1650℃。此时可保证硅粉充分融化，方便硅片的成型及后续硅片的定向凝固。

[0045] 进一步地，如图2所示，上述对两块传热板分别加热，使硅粉融化为液态硅，具体包括以下步骤：

[0046] S21、对两块传热板进行预热；

[0047] S22、提高对两块传热板的加热温度，使硅粉融化为液态硅。

[0048] 通过对传热板进行预热，使硅粉的温度升高，防止突然提高传热板的温度导致硅粉的受热不均匀，通过预热可保证硅粉充分融化，有利于提高硅片的性能。

[0049] 进一步地，如图2所示，上述对两块传热板分别加热之前，还包括以下步骤：

[0050] S11、将两块传热板置于封闭环境内，并持续通入惰性气体。

[0051] 此时可对硅粉的融化及硅片的成型进行保护，防止硅与空气中的杂质发生反应，影响硅片的性能。

[0052] 可选地，上述惰性气体可为氩气等。

[0053] 一实施例中，如图3及图4所示，实现上述硅片铸造方法的硅片铸造装置包括第一加热装置、第二加热装置及两块传热板，两块传热板分别为第一传热板100及第二传热板200，第一传热板100与第二传热板200间隔设置，第一传热板100与第二传热板200之间用于平铺放置硅粉，第一加热装置用于加热第一传热板100，第二加热装置用于加热第二传热板
200。

[0054] 上述硅片铸造装置，第一传热板100与第二传热板200可分别对硅粉进行加热，保证硅粉的充分融化，同时由硅粉融化的液态硅在凝固时，第一传热板100与第二传热板200可保证凝固形成的硅片厚度均匀，而第一传热板100及第二传热板200分别加热，可对第一传热板100及第二传热板200的温度进行分别控制，再通过在凝固阶段设置第一传热板100与第二传热板200的温度不同，使硅片形成沿其厚度方向分布的柱状晶，此时成品的硅片的性能更好。

[0055] 可选地，第一传热板100、第二传热板200可为耐高温陶瓷板或石英玻璃板等。

[0056] 可选地，第一传热板100、第二传热板200相对的侧面均为光滑面。此时成型的硅片表面光滑，有利于后续将上述硅片用于电池的制备。

[0057] 进一步地，如图3及图4所示，上述硅片铸造装置还包括封闭容器300，封闭容器300内设有容纳腔310，第一传热板100与第二传热板200均设于容纳腔310内。此时容纳腔310可对硅片的铸造过程进行保护，排除干扰。

[0058] 可选地，如图3所示，封闭容器300包括封闭管体320及端盖330，封闭管体320的两端均设有与端盖330匹配的开口。可通过开口将第一传热板100与第二传热板200放入容纳腔310内。

[0059] 进一步地，如图3及图4所示，上述硅片铸造装置还包括通气管400，通气管400穿设封闭容器300，通气管400上设有与容纳腔310连通的输气孔410，通气管400用于向容纳腔310内输送惰性气体。此时对封闭容器300内输送惰性气体，可保证硅粉融化及硅片成型时不与其他杂质发生反应。

[0060] 可选地，第一传热板100设于第二传热板200的下方，通气管400设于第一传热板100的下方。

[0061] 具体地，输气孔410为多个，输气孔410沿通气管400的长度方向分布。

[0062] 进一步地，封闭容器300为透明件，第一加热装置与第二加热装置均设于封闭容器300外，第一加热装置与第二加热装置均为卤钨灯。由于封闭容器300为透明件，此时可利用卤钨灯，通过照射对第一传热板100及第二传热板200加热，进而对硅粉进行加热。

[0063] 具体地，上述封闭容器300为石英玻璃件。其耐热性好，有利于重复使用。

[0064] 具体地，卤钨灯通过光线聚集的方式加热第一热传板及第二传热板200。

[0065] 进一步地，如图3所示，第一加热装置包括依次设置的预热区510、融化区520及凝固区530，第二加热装置与第一加热装置对称设置，第一传热板100、第二传热板200设于第一加热装置与第二加热装置之间，第一传热板100与第二传热板200沿预热区510至凝固区530的方向移动。此时可依次对同一区域的硅粉进行预热、融化及凝固，可减少硅片的生产时间。

[0066] 具体地，融化区520的温度大于预热区510、凝固区530的温度。

[0067] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0068] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。