近期铸造多晶硅的发展及其石英坩埚的应用.ppt

近期铸造多晶硅的发展及其石英坩埚的应用,宁波晶元太阳能有限公司 SIPV 唐 骏,近期铸造多晶硅的发展及其石英坩埚的应用,- PV行业近况 - 铸造多晶硅的发展 - 近期发展 - 坩埚的应用 - 铸造多晶硅配件市场容量 - 长晶工艺对坩埚的需求,PV 行业境况,阳光发电行业飞速增长 全球安装量：09年7.5G，10年14G 欧盟20-20-20计划：PV占12% 电力消耗，市场容量2020年前390G 中国：2020年 20G（17届五中全会提出支柱产业） 晶体硅太阳电池占90%的市场份额 多晶硅太阳电池占主导地位，是发展方向低能耗和规模生产,PV 行业境况 - Valencia 会议资料,PV 行业境况 - Valencia 会议资料,铸造多晶硅的发展,- 2000年中国第一条多晶硅片生产线（2MW）在SIPV宁波晶元太阳能有限公司。 2台铸造炉。 2005年后飞速发展，2010年全国约2500台铸造炉. 铸造炉类别: 1. 以Cystalox 为代表的感应加热炉 2. GTSOLAR 为代表的电阻加热炉 - 铸造炉大小: 160KG-270KG-450KG-600KG,铸造多晶硅的发展趋势,铸造多晶硅由发达国家向发展中国家转移。铸造多晶硅产能增速惊人 技术进步 ( REC, DEUTHSOLAR, SCHOTTSOALR WAFER) 高得率、大锭、高锭或多锭 能耗考虑 硅片适合于生产转换效率接近于单晶硅太阳电池的多晶硅片,铸造多晶硅工艺的发展方向,大体积（450-600） 硅片大面积（ 125已淘汰） 硅片薄厚度 （向160微米发展） 硅片适应于生产高转换效率的电池 （多晶硅太阳电池向17%发展）,近期铸造多晶硅的发展,利用铸造炉生长单晶 调整晶体生长方向（垂直生长） 铸锭尺寸 横向（25pcs 向36pcs)和纵向(高度向40cm 发展） 硅片的减薄-由200微米向160微米发展,近期铸造多晶硅的发展,方向一: 大尺寸？（籽晶） - 籽晶安放和熔融控制 - 工艺可重复性 - 成本 方向二：垂直生长 - 热场和工艺 - 重复性,近期铸造多晶硅的发展 -单晶生长,近期铸造多晶硅的发展 -类垂直生长,晶体生长方向的调整,- 晶体尽可能的垂直生长，固液界面保持微凸 - 减少硅片应力 - 改善少子寿命有效长度-得率 - 电池转换效率的提升 - 节能,坩埚的使用 -典型循环,坩埚,铸造多晶硅对坩埚的要求 - 尺寸精确性:SIN涂覆和结晶支撑的困难 - 纯度：- 杂质交换（尽管有SIN层） - 高温强度问题 - 表面特性和SIN层的附着力: 粘锭和漏硅风险,坩埚,坩埚变性温度一般都在1300左右。在此温度之下，原则上都可以从新使用。碱性物对坩埚的破坏性是致命的。在铸锭过程中容易产生粘锭和漏硅。 坩埚的壁厚对热传导影响。增加2mm壁厚会延长结晶时间2小时左右。用增加壁厚的方法来防止漏硅-长晶时间的损失和杂质交换的加剧,坩埚使用-问题案例漏硅,危害: 铸锭失败; 热场损失,坩埚使用-问题案例粘锭,危害: 即使切除粘锭部分, 可用部分才内存在内应力或裂纹,坩埚供应,供不应求 Visuvius, Creadye, SPM, zhongcai, 泰国,印度, 韩国, 日本等. 遍地的新投 铸造单晶对坩埚的可能要求 一些厂家严重漏硅的发生,坩埚发展,420-480？ 壁厚与生长时间？ 高度与生长时间? 横向与纵向发展？ 如何改进已适应于铸造单晶？ 如何改进以适用于晶向调整-垂直生长？,坩埚的趋势 -如何适应铸锭发展的需求,420-480？高度增加 硅锭25-36PCS？横向发展 坩埚壁的减薄,坩埚的趋势 -如何适应铸锭发展的需求,高度增加: - 关键是：有效长度和得率。把多晶料变回炉料？高度和分凝 得率：67%，70%，72%，80%？ 有效长380，16PCS 450KG. 300-350-450-600 ，G5坩埚。 80%-80H,坩埚的趋势 -如何适应铸锭发展的需求,杂质分凝现象：将含有杂质的晶态物质熔化后再结晶时，杂质在结晶的固体和未结晶的液体中浓度不同的现象 问题：- 高度增加后杂质富集层对分凝效果的影响 - 高度增增加后融融时间长，坩埚杂质扩散 对硅锭中杂质浓度的影响对坩埚纯度要求 - 长晶时间增长对坩埚的要求提高,坩埚的趋势 -如何适应铸锭发展的需求,横向发展 - 坩埚强度-强度是否能稳定支撑 - 热传导-硅锭/硅液中心与边缘的一致性,坩埚种类,喷涂和免喷 差异实例。少子寿命和有效长度。 CASE 1： 少子6.43有效长度204cm 得率68.8% CASE 2： 少子6.53有效长度209cm得率70.5% 差异：对产能100MW的硅片厂，差异约70万片 注：case 1 和case1 均为SIPV 上月实际统计结果 原因：杂质交换及导致纵向分凝差异,坩埚的趋势 -如何适应铸锭发展的需求,减薄 对纵向发展（高度增加）的益处：时间缩短，提高硅锭品质和得率 对横向发展的益处：提高周边和中心的一致性 问题：强度 结果：需要优化,坩埚种类,裸坩埚 免喷坩埚 表面特性和附着力 免喷趋势和涂层