[發明專利]一種多晶硅鑄錠用高效氮化硅粉的制備方法

在審

• 申請號: 201410749350.8
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104532344A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 郭大為;呂東;宋麗岑;柏小龍;孫洪亮;郭大榮
• 申請（專利權）人: 煙臺同立高科新材料股份有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及一種多晶硅鑄錠用高效氮化硅粉的制備方法，屬于化學領域。

背景技術

1.現有技術中多晶硅鑄錠的方法主要有如下幾種：

(1)類單晶技術：類單晶技術是指在已噴好氮化硅粉的石英坩堝底部放置10mm-20mm厚的單晶作為籽晶，再裝硅料。通過調整工藝參數，使硅料融化結束時的固液界面恰好位于單晶籽晶處，并使單晶融化掉一部分，未融化的單晶作為籽晶，并從籽晶處開始形核長晶，最終得到類單晶硅錠。

(2)碎硅片技術：碎硅片技術即在石英坩堝底部鋪置一定厚度的碎硅料作為籽晶，然后正常裝料。硅料融化時則通過調整工藝參數保持碎硅料部分融化，晶體以未融化的碎硅料作為籽晶，從籽晶處開始形核長晶，得到高質量的硅錠。

2.現有技術存在的缺點

(1)類單晶技術：①單晶籽晶成本高；②類單晶硅錠中的位錯密度分布不均勻，偏上位置處的位錯密度比普通硅錠中的位錯密度還高；此技術需要精準融化控制設備來精密控制硅料融化時的溫度梯度，否則不能實現穩定生產。因此，此項技術還沒有實現大規模的應用。

(2)碎硅片技術：石英坩堝的底部存在未融化的碎硅料，會導致硅錠雜質率較高、鑄錠成品率低。且該技術需要精確控制籽晶剩余量，但目前還無法實現自動控制，而人工對籽晶剩余量的控制不穩定，很難實現大規模推廣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種多晶硅鑄錠用高效氮化硅粉的制備方法，本方法能獲得晶粒大小均勻、硅錠缺陷少、位錯密度低、成品率高的多晶硅錠。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種多晶硅鑄錠用高效氮化硅粉的制備方法，包括：

1)采用純度大于99.9％、粒徑為0.01μm～10μm的硅粉、碳化硅粉和氮化硅粉為原料，溶于純水中攪拌混合均勻，得到混合劑，其中，硅粉和碳化硅粉的混合物作為多晶鑄錠形核劑；

2)待石英坩堝進行常規的氮化硅噴涂結束后，將混合劑噴涂或刷涂在石英坩堝的底部以及側壁，形成厚度為0.01mm～2mm的混合劑涂層，待混合劑涂層干燥后，獲得不龜裂的混合劑涂層與/或龜裂的混合劑涂層，最后裝料鑄錠，長晶時不龜裂的混合劑涂層以硅與碳化硅作為形核點進行鑄錠生長，而龜裂的混合劑涂層則以硅、碳化硅及裂縫作為形核點長晶，獲得多晶硅鑄錠。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，1)中，所述形核劑中硅粉和碳化硅粉的重量比為(0.1～9):1，而形核劑與氮化硅粉的重量比為(1～10):90。

本發明的有益效果是：

與現有技術相比，本發明方法生產出來的多晶硅錠中晶粒尺寸均勻、硅錠缺陷少、位錯密度低。多晶硅錠切成硅片做成電池后，轉換效率比普通多晶硅片轉換效率提高了0.3％～0.5％。采用本發明方法鑄錠，其成本大大低于碎硅片技術的成本。

具體實施方式

以下對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

實施例1

(1)將純度超過99.9％、粒徑為0.01um的硅粉與純度超過99.9％、粒徑為0.01um碳化硅粉按9:1的重量比混合形成形核劑。

(2)將上述形核劑與氮化硅粉按1:9的重量比混合，溶于400mL純水中，攪拌均勻配制成混合劑。石英坩堝內壁按照常規工藝噴涂氮化硅涂層，涂層干燥后，再在坩堝的底部及側壁噴涂混合劑。保持坩堝溫度為30℃使混合劑涂層完全干燥，涂層的沉積厚度為0.1mm。然后按照常規鑄錠工藝裝料、鑄錠，長晶時不龜裂的混合劑涂層以硅與碳化硅作為形核點進行鑄錠生長，而龜裂的混合劑涂層則以硅、碳化硅及裂縫作為形核點長晶，獲得晶粒尺寸均勻的柱狀晶及高質量鑄錠，做成電池后效率比普通硅片高0.3％～0.5％。

實施例2

(1)將純度超過99.9％、粒徑為0.1um的硅粉與純度超過99.9％、粒徑為0.4um的碳化硅粉按7:3的重量比混合形成形核劑。

(2)將上述形核劑與氮化硅粉按1:13的重量比混合，溶于400mL純水中攪拌均勻配制成混合劑。石英坩堝內壁按照常規工藝噴涂氮化硅涂層，涂層干燥后，再在坩堝的底部及側壁噴涂混合劑。保持坩堝溫度為50℃使混合劑涂層完全干燥，涂層的沉積厚度為0.7mm。然后按照常規鑄錠工藝裝料、鑄錠，長晶時不龜裂的混合劑涂層以硅與碳化硅作為形核點進行鑄錠生長，而龜裂的混合劑涂層則以硅、碳化硅及裂縫作為形核點長晶，獲得晶粒尺寸均勻的柱狀晶及高質量鑄錠，做成電池后效率比普通硅片高0.3％～0.5％。