[發(fā)明專利]一種有效改善鑄造多晶硅錠質(zhì)量的方法

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• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN104894642A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 劉曉兵;趙福祥;張芳芳;沈健;徐世永;金起弘
• 申請（專利權）人: 韓華新能源（啟東）有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本發(fā)明涉及一種有效改善鑄造多晶硅錠質(zhì)量的方法。

背景技術

太陽能發(fā)電作為一種新能源利用形式，目前已被人們廣泛接受。不論是從環(huán)保的角度還是從可持續(xù)性來說，都表現(xiàn)出很強的優(yōu)勢。多晶硅太陽能電池憑借其本身的高性價比優(yōu)勢，幾年來，一直占據(jù)著光伏市場的大半壁江山。為了適應光伏市場的發(fā)展，進一步提高多晶太陽能電池效率，已經(jīng)迫在眉睫。故此，各種高效概念的多晶硅片應運而生。

PL檢測結果顯示，從普通多晶硅片到高效多晶硅片，硅片質(zhì)量提升主要表現(xiàn)為缺陷群面積的降低。實驗結果也表明，缺陷群直接制約著電池效率，且為制約多晶硅電池效率的最重要因素。因此，降低或減少多晶硅片缺陷面積已經(jīng)成為當前鑄造多晶硅行業(yè)一個重要的課題。

當前，籽晶法和高效坩堝法生長的高效多晶硅錠，底部的缺陷群面積有了較為理想的改善，但晶體生長過程中，仍然會出現(xiàn)缺陷群快速增殖現(xiàn)象，導致高效多晶硅錠整體質(zhì)量下降。本發(fā)明主要在于發(fā)現(xiàn)晶體生長過程中缺陷群的增殖規(guī)律，采取針對性的措施去降低或減少缺陷群面積，從而有效提高鑄造多晶硅錠的質(zhì)量。

多晶硅鑄錠過程中，晶體生長階段一般分為若干個子階段。典型的生長工藝為7個階段，即G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7。G1為初始長晶階段，G6階段完成硅錠的中心透頂，G7階段完成硅錠的邊角長晶。不同的生長階段，耗時和鑄錠工藝參數(shù)也各不相同。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種有效抑制缺陷群快速增殖的多晶硅鑄錠方法，從而有效提高多晶硅錠的質(zhì)量。

本發(fā)明的技術解決方案是：

一種有效改善鑄造多晶硅錠質(zhì)量的方法，其特征是：多晶硅鑄錠過程中，測定不同生長階段多晶硅晶體生長的高度，表征出晶體硅不同高度時的缺陷群面積大小及形態(tài)；根據(jù)晶體不同生長時間段缺陷群的變化規(guī)律，找出晶體快速增殖階段，有針對性地調(diào)節(jié)該階段的鑄錠工藝，從而降低缺陷群增殖速度。

將多晶硅錠破錠、切片，根據(jù)測量的高度數(shù)據(jù)和切割參數(shù)，確定每個多晶硅片所處的高度位置，進而確定其生長的時間段。

測定晶體生長時間段硅片的缺陷群，畫出隨著晶體生長，即不同的生長時間階段，缺陷群變化圖，其中生長時間段為橫坐標，缺陷群數(shù)據(jù)為縱坐標。

根據(jù)晶體的不同生長時間階段，通過調(diào)整鑄錠加熱功率、散熱速率、生長氣氛壓力、生長界面方式，找到適合晶體硅生長的溫度梯度，調(diào)整晶體硅的長晶速率，從而抑制缺陷群的快速增殖。

多晶硅鑄錠時，用石英棒測定晶體的生長高度。記錄下晶體生長的階段、時間和生長高度。一般情況下，1小時測量一次晶體生長高度，但不僅僅限于1小時測量一次。

將多晶硅錠破錠，切片。在收集硅片時，要嚴格包裝硅片的頭尾順序。根據(jù)測量的長晶高度數(shù)據(jù)和切片參數(shù)，確定硅片在鑄錠過程中所處晶體生長時間段。

在多晶硅錠生長時，用石英棒測量各個生長階段的晶體高度，并記錄下各個生長時間段的時間和晶體高度；將多晶硅錠破錠、切片；取片時，嚴格按照從頭到尾順序進行，確保通過切割參數(shù)能夠計算出每個硅片的高度位置；用PL表征硅片的缺陷群；將晶體高度、生長時間段與缺陷群進行對應，繪畫出缺陷群隨晶體生長時間的變化圖，從圖中確定出缺陷群快速增值的晶體生長時間段，調(diào)整晶體硅快速增殖生長時間階段的加熱功率、隔熱籠位置、氣氛壓力參數(shù)，實現(xiàn)晶體的慢速長晶和平直的生長界面，從而抑制該階段的缺陷群快速增殖。

用PL表征硅片的缺陷群。按照從底部到頂部的順序，將表征出的缺陷群數(shù)據(jù)繪制成數(shù)據(jù)圖。從圖中，我們可以直觀的看出，缺陷群的變化規(guī)律，并確定出晶體快速增殖的生長時間段。

晶體生長工藝配方（包加熱情況、散熱情況、壓力情況等）、實際熱場的溫度梯度、晶體生長的高度、缺陷群表征等。

不僅僅適用于多晶硅鑄錠質(zhì)量改善的研究，也適用于定向凝固法生長其他半導體材料的研究。

一般認為，除長晶初期外，較快的長晶速率是導致缺陷群快速增殖的主要原因。調(diào)整晶體硅快速增殖生長時間階段的加熱功率、隔熱籠位置、氣氛壓力等參數(shù)，實現(xiàn)晶體的慢速長晶和平直的生長界面，從而抑制該階段的缺陷群快速增殖。

本發(fā)明的技術效果是有效抑制了多晶鑄錠過程中，缺陷群的快速增殖，從而有效提升了整改硅錠的晶體質(zhì)量。

具體實施方式

本發(fā)明通過以下具體實施例做進一步的闡述。本發(fā)明包括但不限于下列實施例。

實施例1：