[發明專利]一種多晶硅錠的晶體生長方法

有效

• 申請號: 201210566780.7
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN102978687A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 張任遠;劉磊;高文寬;潘明翠;吳萌萌
• 申請（專利權）人: 英利集團有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本發明涉及光伏電池領域，具體而言，涉及一種多晶硅錠的晶體生長方法。

背景技術

作為清潔環保的新能源，太陽能電池的應用越來越普及。傳統的硅電池工藝，單位面積的發電量較低，電池效率較低，由于太陽能電池大部分安裝在地面上，這樣大大增加了太陽能電池板的占地面積。因此太陽能電池的電池效率的提高，有利于大大降低土地成本。

通常使用多晶鑄錠爐生產用來制作太陽能電池的電池片的多晶硅錠。多晶鑄錠爐生產工藝的過程包括：加熱（H）、熔化（M）、生長（G）、退火（A）和冷卻（C）五個階段。其中，加熱階段的目的是對鑄錠爐內部熱場和硅料進行預熱；熔化階段的目的是逐漸升溫，最終使硅料全部變成熔融的液態硅；生長階段的目的是通過控制溫度和緩慢提升隔熱籠的方式，完成液態硅到固態硅的結晶過程；退火階段的目的是消除多晶硅錠的內應力；冷卻階段的目的是對多晶硅錠進行降溫，待溫度降低到450℃，可以出爐。

現有技術中的多晶鑄錠爐生產工藝，其運行過程是通過軟件程序控制驅動模塊來實現硬件運行的，而軟件程序也稱之為工藝配方，工藝配方中參數的更改只需進入模式中的參數控制界面即可手動進行更改，目前很多生產多晶硅錠的廠家只是采用了鑄錠爐廠家提供的原始工藝配方，在生長階段多晶硅錠的生長速度變化較大，導致雜質向液相中分凝不均勻，增加了晶體內的缺陷密度，最終導致多晶硅錠品質的整體下降，影響由其制作的太陽能電池整體電池效率的發揮。

發明內容

本發明提供了一種多晶硅錠的晶體生長方法，以解決多晶硅錠在生長階段的生長速度變化較大，導致晶體內的缺陷密度增加，多晶硅錠品質整體下降，影響由其制作的太陽能電池整體電池效率發揮的技術問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種多晶硅錠的晶體生長方法，包括加熱階段、熔化階段、生長階段、退火階段和冷卻階段，其中，在生長階段，從生長開始時至透頂完成時，將多晶鑄錠的頂部中央區域溫度維持在恒定值。

進一步地，上述恒定值為1390～1430℃范圍內的任意一個溫度值。

進一步地，上述恒定值為1420℃。

進一步地，在生長階段，從透頂完成時至長角完成時，頂部中央區域溫度的變化量≤5℃。

進一步地，在生長階段，從生長開始時至透頂完成時，將多晶鑄錠的頂部中央區域溫度維持在1420℃；從透頂完成時至長角完成時，多晶鑄錠的頂部中央區域溫度從1420℃變化到1415℃。

進一步地，通過軟件程序來控制多晶鑄錠的頂部中央區域溫度的變化。

應用本發明的技術方案的晶硅錠的晶體生長方法，通過多晶硅錠頂部中央區域的溫度控制點來控制多晶硅錠爐的加熱器的加熱功率，從生長開始時至透頂完成時將TC1維持在恒定值，也就是將加熱器的加熱功率更穩定地控制在一個恒定值，從而能夠減小多晶硅錠生長過程中豎直方向上的溫度梯度，使硅錠的生長速度更加平穩，進而使硅錠內部雜質更均勻地向液相分凝，能夠有效地降低硅錠的晶體內部的缺陷密度，提升多晶硅錠的整體品質，從而由多晶硅錠制作的單個電池片的電池效率以及高效電池片的整體比例均得到提升。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了本發明實施例1的多晶硅錠的生長速率曲線；以及

圖2示出了對比例的多晶硅錠的生長速率曲線。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例，對本發明的技術方案進行詳細的說明，但如下實施例僅是用以理解本發明，而不能限制本發明，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合，本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

本發明中所提到的技術術語“透頂”的含義是：多晶硅錠生長工藝采用定向固化生長，即由硅錠底部逐漸結晶，豎直向上生長。同一水平面上，由于硅錠中間部分溫度較低，故先結晶，因而中間部分生長速度較快，當硅錠頂部中央區域先凝固成固體時，稱為“透頂”。

本發明中所提到的技術術語“長角”的含義是：當硅錠頂部中央區域先凝固成固體后，角部還有未凝固的液相，硅錠繼續由頂部中央區域逐漸向角部結晶，最終液態硅全部凝結成固態硅，稱為“長角”。