[發明專利]硅錠的鑄造方法

在審

• 申請號: 201611105064.3
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN108149313A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 曲立輝
• 申請（專利權）人: 青島小米星電子科技有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種硅錠的鑄造方法，包括步驟：在坩堝中進行裝料，底層原料包括多晶硅粉、中間層原料由單晶硅片拼接而成、上層原料為多晶硅料；將坩堝置于鑄錠爐中并抽真空，將多晶硅粉燒結使單晶硅片固定；控制爐內的垂直溫度梯度，使單晶硅片的上部部分熔化、并使多晶硅料熔化；控制爐內的垂直溫度梯度，使晶粒沿著未熔化的單晶硅片向上生長并得到硅錠。本發明能提高硅錠的晶粒尺寸、提高由硅錠制成的硅電池片的光電轉換效率，能降低生產成本。

技術領域

本發明涉及光伏產品制造領域，特別是涉及一種硅錠的鑄造方法。

背景技術

太陽能電池的主要原料為硅晶體，包括單晶硅和多晶硅。單晶硅主要采用直拉法制備，其特點是晶體結構完整，晶體缺陷數量低，制備的硅電池光電轉換效率高。但是采用該方法制備的硅電池成本較高，生產效率較低。由于其生產技術特點，直拉法生產的單晶硅錠呈圓柱形，在切割成方形電池片的過程中，材料的利用率較低。

多晶硅一般采用定向凝固的方法制備，采用方形坩堝，生產效率高，材料利用率高。其缺點是生產出的硅晶體含大量的晶界、位錯等缺陷，導致其制備的硅電池光晶轉換效率明顯低于單晶硅電池。

采用鑄造的方法生產出單晶硅電池是一種很有效的解決硅電池成本與轉換效率之間的矛盾的方法。由于固態硅的密度低于液態硅，放置于坩堝底部的固態硅在與液態硅接觸潤濕后，可能會發生上浮，導致誘導長晶失敗。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種硅錠的鑄造方法，能提高硅錠的晶粒尺寸、提高由硅錠制成的硅電池片的光電轉換效率，能降低生產成本。

為解決上述技術問題，本發明提供的硅錠的鑄造方法，包含以下幾個步驟：

步驟一、在坩堝中進行裝料：首先、在坩堝的底部表面鋪設底層原料，所述底層原料包括多晶硅粉；其次、在所述底層原料上鋪設中間層原料，所述中間層原料由多塊單晶硅片拼接而成；再次、在所述中間層原料上填充上層原料，所述上層原料由多晶硅料組成；所述多晶硅料經過提純并且根據將要形成的硅錠的目標電阻率添加了摻雜劑。

步驟二、將裝料后的所述坩堝置于鑄錠爐中、并對所述鑄錠爐抽真空；對所述坩堝的底部進行加熱并到達一定溫度，該溫度使所述坩堝底部的所述多晶硅粉燒結、并形成燒結層；所述燒結層上面與所述單晶硅片粘結、所述燒結層的下面與所述坩堝底部粘結，從而固定住所述單晶硅片。

步驟三、保持所述底層原料的所述多晶硅粉為固態，使所述單晶硅片的上部部分熔化，并使所述上層原料的所述多晶硅料熔化。

步驟四、控制所述鑄錠爐的爐內的垂直溫度梯度，使晶粒沿著未熔化的所述單晶硅片向上生長，最后得到與所述單晶硅片相同尺寸的硅錠。

進一步的改進是，步驟一中所述多晶硅粉的粒度為500目～5000目，所述底層原料的厚度為0.1毫米～5毫米。

進一步的改進是，步驟一所述底層原料還包括添加劑粉，所述添加劑粉為硅溶膠，或所述添加劑粉為氟硅酸和二氧化硅的混合物，所述添加劑粉的粒度為1000目～20000目，純度為99.999％以上。

進一步的改進是，步驟一中所述單晶硅片為從單晶硅棒上截取形成的，所述單晶硅片的尺寸為6寸、8寸或12寸，所述單晶硅片的厚度為5毫米～30毫米。

進一步的改進是，步驟二中所述抽真空的真空度為10-1Pa～105Pa，對所述坩堝底部的所述多晶硅粉進行燒結的溫度為1380℃～1405℃。

進一步的改進是，步驟三中對所述單晶硅片進行加熱的溫度為1380℃～1415℃，所述單晶硅片的上部熔化的部分的厚度為所述單晶硅片的熔化前的總厚度的10～90％。

本發明的有益效果為：