[發明專利]一種異質成核高效多晶鑄錠坩堝處理方法

在審

• 申請號: 201810559486.0
• 申請日: 2018-06-02
• 公開（公告）號: CN108560047A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 郭寬新;劉郭軍;方圓
• 申請（專利權）人: 河南盛達光伏科技有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明創造涉及一種異質成核高效多晶鑄錠坩堝處理方法，它包括碳化硅粉、硅粉和氮化硅粉，所述處理方法包括如下步驟：1）將碳化硅粉、硅粉、氮化硅粉、酒精與純水混合物，攪拌成均勻的混合劑，將混合劑噴涂在已經正常噴涂好的石英坩堝底部，待形核劑干燥后裝料，投多晶硅鑄錠爐鑄錠；2）為保證硅錠的純度和正常噴涂，上述形核劑中的碳化硅粉、硅粉和氮化硅粉純度>99.9%，粒徑位于1～100um；3）上述形核劑中的碳化硅、硅粉和氮化硅按照一定比例混合成形核劑；4）上述的混合劑噴涂干燥后，沉積層厚度位于0.1～5mm；5）上述混合劑是噴涂到已經處理好的坩堝底部；因此，本發明具有操作簡單、成本低廉、成品率高、易于推廣的優點。

技術領域

本發明屬于光伏技術領域，具體涉及一種異質成核高效多晶鑄錠坩堝處理方法。

背景技術

在化石能源逐漸枯竭，環境日益惡化的今天，太陽能發電成為人類未來替代能源的希望。晶體硅太陽電池憑借其高效率和高穩定性是最有優勢的一種太陽能發電裝置，其中多晶硅電池以較高的性價比，成為當前市場上占據80%以上的份額。但是太陽能電池技術還不成熟，光電轉換效率較低、發電成本較高等短板制約了太陽電池大規模推廣應用。因此，提高電池光電轉換效率和降低電池制造成本是目前光伏行業亟待解決的問題。

多晶硅太陽電池是在多晶硅片基底上制得，多晶硅晶體缺陷嚴重降低太陽電池的轉換效率。用于切割多晶硅片的硅錠主要采用定向凝固的方法制得，該方法晶體生長過程控制粗糙，硅錠體積大，造成硅錠內部熱應力較大。當熱應力大于晶體的剪切強度，應力便以形成晶體缺陷的方式釋放。鑄造細化硅錠晶粒，增加晶界密度，使硅錠的熱應力通過晶界得到釋放，能夠減少晶體缺陷的產生，從而提高電池轉換效率。

目前已有一些方法，如專利CN 102826737 A提供了一種底部粗糙化處理的石英坩堝，利用粗糙的坩堝底面促進晶體形核，細化晶粒。但是，粗糙化處理的坩堝噴涂氮化硅涂層后，直接與硅液接觸的是氮化硅涂層，由于氮化硅涂層與硅液沒有浸潤性，不能起到形核中心的作用，因而，該方法對晶粒形貌改善效果不理想。專利CN 102776557 A提出的一種用碎硅料鋪在坩堝底部作為籽晶促進形核，硅料融化后期，調整工藝保持碎硅料部分融化，晶體以未融化硅料為籽晶向上生長，得到高質量的硅錠。但是該方法由于底部有未融化的硅料，硅錠雜質率較高，鑄錠的成品率低，另外該方法需要精確控制籽晶剩余量，目前還無法實現自動控制，只能靠人工用石英棒探測，籽晶剩余量控制不穩定，很難實現全面推廣；因此，開發一種操作簡單、成本低廉、成品率高、易于推廣的異質成核高效多晶鑄錠坩堝處理方法具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種異質成核高效鑄錠坩堝處理方法，該方法主要特點是在坩堝底部噴涂一層非硅物質，降低表面結晶能，在硅液開始結晶時，底部形成大量的晶核，高密度的晶界，降低多晶硅中的晶體缺陷密度，提高電池轉換效率，同時該方法操作簡單、成本低廉、成品率高、易于推廣。

本發明的目的是這樣實現的：一種異質成核高效多晶鑄錠坩堝處理方法，它包括碳化硅粉、硅粉和氮化硅粉，所述處理方法包括如下步驟：

1）將碳化硅粉、硅粉、氮化硅粉、酒精與純水混合物，攪拌成均勻的混合劑，將混合劑噴涂在已經正常噴涂好的石英坩堝底部，待形核劑干燥后裝料，投多晶硅鑄錠爐鑄錠。

2）為保證硅錠的純度和正常噴涂，上述形核劑中的碳化硅粉、硅粉和氮化硅粉純度>99.9%，粒徑位于1～100um。

3）上述形核劑中的碳化硅、硅粉和氮化硅按照一定比例混合成形核劑。

4）上述的混合劑噴涂干燥后，沉積層厚度位于0.1～5mm。

5）上述混合劑是噴涂到已經處理好的坩堝底部。

所述硅液在混合劑量表面為形核中心，在長晶初期形成大量晶粒。