[發(fā)明專利]硅錠的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210573190.7
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103014833A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 李飛龍;許濤;翟傳鑫;蔣俊峰;郭慶紅;張偉娜;王珊珊;仝姍姍
• 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: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;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(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電硅片制造技術領域，尤其涉及一種硅錠的制備方法。

背景技術

目前，提升太陽能電池效率的研究多集中在電池制作工藝的改良及高效電池結構的設計，前者如BSF技術，后者如三洋的HIT（Heterojunction?with?intrinsic?Thinlayer結構，即在P型氫化非晶硅和n型氫化非晶硅與n型硅襯底之間增加一層非摻雜(本征)氫化非晶硅薄膜）結構電池，盡管可以制作出效率高出一般商用化產品的電池，但因制程過于復雜、成本過高，而難以大規(guī)模推廣。如何以較低的成本制備出高效率的太陽能電池成為行業(yè)研究的熱點。

除電池工藝因素外，傳統(tǒng)多晶硅片的缺陷過多，如晶界和位錯密度過高，也是限制多晶硅電池轉換效率的主要因素之一。傳統(tǒng)多晶硅片內的位錯產生原因一方面是硅錠內碳含量過高，碳原子較硅原子半徑小，會引起較大的晶格畸變，產生大量位錯；另一方面是傳統(tǒng)定向凝固方法的局限性，晶體生長初期，熔體在石英坩堝壁上形核，形成的晶核雜亂無章，晶體內存在較大的位錯密度，后期位錯增殖，造成整錠位錯密度過高。上述位錯產生的兩個原因中后者占主要地位。若采用類單晶（又叫準單晶）技術，則會大大提高生產成本，量產化太低。

因此，有必要提供一種改進的硅錠的制備方法以解決上述問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種高品質硅錠的制備方法。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種硅錠的制備方法，所述方法包括以下步驟：?S1，在坩堝底部中央位置放置若干單晶硅塊，在坩堝底部未放置單晶硅塊的區(qū)域均勻鋪設，在單晶硅塊上方放置一具有規(guī)則形狀的多晶復熔硅塊，最后裝入鑄錠用硅原料；S2，將上述裝有硅料的坩堝放置于一定向凝固鑄錠爐中抽真空，然后加熱至一定溫度后向上打開定向凝固鑄錠爐側部隔熱籠至一定位置，保持坩堝底部溫度低于碎硅料的熔點且坩堝上下具有較大溫差，再調節(jié)控溫熱電偶控制硅原料熔化界面的推進速度，待碎硅料部分熔化后進入長晶階段；S3，進入長晶階段后調節(jié)控溫熱電偶的溫度和側部隔熱籠向上移動的速率，使熱量向下輻射而使熔硅在未熔化的單晶硅塊和碎硅料上生長；S4，待熔硅結晶完后經退火和冷卻形成中心部分為單晶、邊緣部分為均勻小晶粒的硅錠。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述制備方法在S1步驟之前還包括：在坩堝內壁均勻噴涂50-60um厚度的高純氮化硅涂層，然后將噴涂后的坩堝放置在坩堝燒結爐內加熱至1000℃并保溫4-6小時后冷卻。

作為本發(fā)明的進一步改進，S1步驟中設置有9塊所述單晶硅塊，并且每塊所述單晶硅塊邊長為150-160mm、厚度為30mm；所述的具有規(guī)則形狀的多晶復熔硅塊為邊長為150-160mm、厚度為25-50mm的正方形多晶復熔硅塊。

作為本發(fā)明的進一步改進，S1步驟中所述的單晶硅塊為正方形，晶向為（100）。

作為本發(fā)明的進一步改進，S1步驟中所述的碎硅料為以下硅料中的一種或幾種：尺寸小于6mm的原生多晶碎料，太陽能級多晶或單晶碎硅片、電子級單晶碎硅片、尺寸小于6mm的硅烷法制備的顆粒硅、以及尺寸小于5cm的多晶硅塊。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述S1步驟中裝完硅料后還包括將裝有硅料的坩堝放置在石墨底板上，并在坩堝外側安裝石墨護板，然后在石墨護板外側纏繞石墨軟氈。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述石墨護板下方加工有凹槽，所述凹槽寬度為600-750mm，高度為20-30mm。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述石墨軟氈高度為100-270mm，厚度為10-30mm。

作為本發(fā)明的進一步改進，S2步驟中所述的加熱到一定溫度是指加熱到1200-1500℃。

作為本發(fā)明的進一步改進，S2步驟中所述的向上打開定向凝固鑄錠爐側部隔熱籠的位置為5-6cm。

作為本發(fā)明的進一步改進，S2步驟中所述的坩堝底部溫度為1320-1350℃。

作為本發(fā)明的進一步改進，S2步驟中所述的較大溫差為170-190℃。

作為本發(fā)明的進一步改進，S2步驟中所述的控溫熱電偶的溫度調節(jié)范圍為1500-1550℃。

作為本發(fā)明的進一步改進，S3步驟中所述的側部隔熱籠向上移動的速率為0.5-0.6cm/h。

作為本發(fā)明的進一步改進，S3步驟中所述隔熱籠的最高移動位置為14cm。