[發(fā)明專利]一種鑄造大晶粒硅錠的方法

無效

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• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN102653881A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發(fā)明（設計）人: 司榮進;袁志鐘;王祿堡
• 申請（專利權）人: 鎮(zhèn)江環(huán)太硅科技有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 季萍

技術領域

本發(fā)明屬于太陽能電池硅片制造領域，具體涉及一種鑄造大晶粒硅錠的方法。

背景技術

多晶硅由于本身存在大量的晶界，影響著電池的光電轉換率，而單晶硅由于內部的晶體結構比較完整，缺陷少，電池的光電轉換率高，但是生產成本較高。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種鑄造大晶粒硅錠的方法，該方法利用原有低成本和產量高的多晶硅鑄造技術，生產出類似單晶的大晶粒硅錠，減少晶界數量，提高硅片的光電轉換效率。

為解決上述技術問題，本發(fā)明鑄造大晶粒硅錠的方法通過以下步驟予以實現：

(1)將按[100]晶向切割的單晶硅板塊作為籽晶鋪設在石英坩堝的底層；

(2)在籽晶上面裝填多晶硅料和摻雜元素；

(3)將裝有所述原料的坩堝投入多晶爐中，抽真空加熱，使籽晶上部的多晶硅料熔化，到多晶硅料熔化后期單晶硅板塊開始熔化時，通過控制坩堝底部的溫度，使籽晶部分熔化。

(4)進入長晶程序，控制加熱器的功率，從坩堝底部形成垂直的溫度梯度，使硅晶體沿著未完全熔化的單晶硅板塊的方向生長；

(5)長晶完成后，再經過退火和冷卻工序得到大晶粒硅錠。

在上述步驟中：

步驟(1)所述單晶硅板塊垂直于坩堝底部平面的晶向為[100]。

步驟(2)所述的摻雜元素為硼或磷。

步驟(3)中在加熱和熔化的初期工序中，控制加熱器的溫度為1420-1550℃，在熔化中后期控制坩堝底部的溫度為1000-1400℃，使得籽晶部分熔化。

步驟(4)中所述的長晶過程，是將加熱器的溫度控制在1420-1500℃，同時打開坩堝底部隔熱籠的保溫層，讓坩堝底部散熱，坩堝底部形成溫度梯度實現定向凝固，待界面生長穩(wěn)定后進行分段降溫，使晶體沿著未完全熔化的單晶硅板塊的方向穩(wěn)定生長。

附圖說明

圖1是本發(fā)明硅料加熱階段示意圖；

圖2是本發(fā)明硅料熔化階段示意圖。

具體實施方式

將直拉法得到的(100)晶向的單晶棒，按照一定切割方向，制成單晶硅板塊作為籽晶。單晶硅板塊的形狀可以是長720mm-800mm，寬為125mm-200mm，厚度為10mmmm-30mm的長板狀。

如圖1和圖2所示，選擇標準尺寸的石英坩堝2，選取5塊上述單晶硅板塊5平整的放在坩堝底部，根據目標電阻率1-3歐姆/厘米的要求加入適量的摻雜元素硼或磷等元素，在單晶板塊5上方裝填多晶硅料4；將裝有所述原料的坩堝2投入多晶爐6中，抽真空加熱，控制加熱器3的溫度為1420-1550℃，使籽晶上部的多晶硅料熔化，到多晶硅料熔化后期單晶硅板塊開始熔化時，保持坩堝底部的溫度為1000-1400℃，使得籽晶部分熔化。在長晶階段，將加熱器的溫度控制在1420-1500℃，同時打開隔熱籠1底部保溫層7，讓坩堝底部散熱，形成溫度梯度實現定向凝固，待界面生長穩(wěn)定后進行分段降溫，使晶體沿著未完全熔化的單晶硅板塊的方向穩(wěn)定生長。經過后續(xù)的退火和冷卻工序最終得到大晶粒的多晶硅錠。

以上實施例的描述較為具體、詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制，應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。