[發明專利]一種籽晶的制備方法及類單晶硅錠的鑄造方法

有效

• 申請號: 201110339300.9
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN103088406A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 許濤;李飛龍
• 申請（專利權）人: 阿特斯（中國）投資有限公司;阿特斯光伏電力（洛陽）有限公司
• 主分類號: C30B11/14
• 分類號: C30B11/14;C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

技術領域

本發明涉及一種籽晶的制備方法，以及一種利用籽晶制造類單晶硅錠的鑄造方法。?

背景技術

能源和環境是當今世界廣泛關注的兩大問題，太陽能作為一種可再生的綠色能源自然成為人們開發和研究的焦點。自1954?年美國貝爾實驗室成功研制出第一塊單晶硅太陽能電池以來，經過全球科技和產業界的不懈努力，太陽能電池技術和產業得到了巨大發展。而太陽能電池的發展主要是建立在半導體硅材料的基礎上。?

一般情況下，單晶硅的制備是利用直拉技術或區熔技術而獲得的，可以用在電子工業和太陽能光伏工業，它制備的太陽電池效率高，但是晶體制備成本高、能耗高。而多晶硅的制備則是利用鑄造技術，制造成本低，但制備的太陽能電池效率相對較低。為了結合單晶硅制備和多晶硅制備的優點，目前業界推出了一種介于單晶硅和多晶硅之間的類單晶，即利用多晶硅的鑄造技術制備出效率接近單晶硅的類單晶硅，具體來說，是利用定向凝固技術制備類單晶硅塊，其中多采用單晶硅塊作為籽晶放置于坩堝的底部，多晶硅錠置于單晶硅錠上部，然后按照多晶鑄錠的方式進行加熱熔化，并且保證籽晶不被完全熔化掉，確認籽晶達到所要求高度后，進入長晶階段，通過調節溫度和隔熱系統的升降速率，建立合適的溫度梯度，并保持固液界面微凸，確保熔硅在未熔的籽晶上開始生長。對于類單晶鑄錠，籽晶的質量是決定類單晶硅錠質量的關鍵因素，目前行業內廣泛采用的籽晶不是標準的正方形，而是存在較大的倒角，在類單晶硅錠晶體生長過程中，硅錠容易在籽晶拼接處產生晶體分裂，從而降低了類單晶硅錠的質量。?

因此，有必要提出一種新的籽晶制備方法及一種利用上述籽晶鑄造類單晶硅錠的方法來解決上述問題。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種籽晶制備方法及類單晶硅錠的鑄造方法可以解決因籽晶存在倒角，造成多個籽晶拼接處產生晶體分裂從而降低制備的類單晶硅錠的質量問題。?

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種籽晶的制備方法，該方法包括如下步驟：?

S1：提供收容有原生多晶硅和電性摻雜劑的坩堝；

S2：將所述坩堝放置于直拉單晶爐內進行拉制以獲得直徑為223-225mm的單晶圓棒；

S3：將所述單晶圓棒經過截斷、剖方、以獲得單晶方棒，對所述單晶方棒進行切片制得單晶硅塊，所述單晶硅塊為長方體并作為籽晶用于類單晶硅錠的鑄造。

為解決上述技術問題，本發明還提供如下技術方案：一種類單晶硅錠的鑄造方法，該方法包括如下步驟：?

S11：提供坩堝、和收容于所述坩堝內部的硅塊，所述硅塊包括位于坩堝底部的單晶硅塊、和位于所述單晶硅塊上表面的多晶硅塊，所述單晶硅塊為長方體并作為籽晶用于類單晶硅錠的鑄造；

S12：提供位于所述坩堝周側的加熱器以加熱該坩堝內部的硅塊；

S13：提供位于所述加熱器周側的隔熱器以隔絕該加熱器對所述坩堝內部加熱作用；

S14：定義垂直于所述坩堝底部向上為第一方向，調節所述加熱器的溫度、和控制所述加熱器與隔熱器的相對位置使得坩堝內部形成第一方向上的溫度梯度，所述溫度梯度使得硅塊部分熔化并形成固-液交界面，所述未熔化硅塊只包括單晶硅塊；?

S15：調節所述加熱器的溫度、和隔熱器沿著第一方向的移動速度以控制該固-液交界面沿著第一方向移動速度，以實現熔化的硅塊在未熔化的單晶硅塊上沿第一方向定向凝固，定向凝固生成的硅塊經過退火、和冷卻以得到類單晶硅錠。

作為本發明的進一步改進，所述S14步驟包括所述S14步驟包括加熱所述坩堝內部至第一溫度區間、及較第一溫度區間更高的第二溫度區間。?

作為本發明的進一步改進，所述S14步驟包括加熱坩堝內部至第一溫度區間后調節所述隔熱器至第一位置，進而控制所述加熱器對坩堝內部加熱至第二溫度區間，以使得坩堝內硅塊沿第一方向開始熔化。?

作為本發明的進一步改進，所述S14步驟中第一溫度區間為1180-1220℃、第二溫度區間為1500-1550℃。?

作為本發明的進一步改進，所述S15步驟中包括多晶硅塊開始熔化時保持坩堝內溫度在第三溫度區間。?

作為本發明的進一步改進，所述S15步驟中包括保持坩堝內溫度在第三溫度區間時，調節所述加熱器至第二位置，以使得坩堝內硅塊達到穩定長晶。?

作為本發明的進一步改進，所述S15步驟中第三溫度區間為1420-1460℃。?