一种铸造大晶粒硅锭的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102653881A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102653881A(43)申请公布日2012.09.05(21)申请号201210118729.X(22)申请日2012.04.20(71)申请人镇江环太硅科技有限公司地址212211江苏省镇江市扬中市油坊镇环太工业园区(72)发明人司荣进袁志钟王禄堡(74)专利代理机构上海海颂知识产权代理事务所(普通合伙)31258代理人季萍(51)Int.Cl.C30B11/00(2006.01)C30B28/06(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书22页页附图附图22页(54)发明名称一种铸造大晶粒硅锭的方法(57)摘要本发明公开了一种利用定向凝固生长法铸造大晶粒硅锭的方法，主要包含以下步骤：(1)将按一定晶向切割的单晶硅板块作为籽晶铺在石英坩埚的底层；(2)在籽晶上面装填适量的多晶硅硅料和掺杂元素；(3)将装有上述原料的坩埚投入多晶炉中，抽真空并加热，使上部的硅料熔化。熔化后期单晶板块开始熔化时，通过调整隔热笼升起高度，控制坩埚底部的温度，使籽晶部分熔化；(4)进入长晶程序，通过控制加热器的功率和提升隔热笼，形成垂直的温度梯度，使硅晶体沿着未完全熔化的单晶硅板块的方向生长，经过退火和冷却工序得到大晶粒的多晶硅晶锭。CN1026538ACN102653881A权利要求书1/1页1.一种铸造大晶粒硅锭的方法，其特征在于，主要包含以下步骤：(1)将按[100]晶向切割的单晶硅板块作为籽晶铺设在石英坩埚的底层；(2)在籽晶上面装填多晶硅料和掺杂元素；(3)将装有所述原料的坩埚投入多晶炉中，抽真空加热，使籽晶上部的多晶硅料熔化，到多晶硅料熔化后期单晶硅板块开始熔化时，通过控制坩埚底部的温度，使籽晶部分熔化。(4)进入长晶程序，控制加热器的功率，从坩埚底部形成垂直的温度梯度，使硅晶体沿着未完全熔化的单晶硅板块的方向生长；(5)长晶完成后，再经过退火和冷却工序得到大晶粒硅锭。2.根据权利要求1所述的铸造大晶粒硅锭的方法，其特征在于：步骤(1)所述单晶硅板块垂直于坩埚底部平面的晶向为[100]。3.根据权利要求1所述的铸造大晶粒硅锭的方法，其特征在于：步骤(2)所述的掺杂元素为硼或磷。4.根据权利要求1所述的铸造大晶粒硅锭的方法，其特征在于：步骤(3)中在加热和熔化的初期工序中，控制加热器的温度为1420-1550℃，在熔化中后期控制坩埚底部的温度为1000-1400℃，使得籽晶部分熔化。5.根据权利要求1所述的铸造大晶粒硅锭的方法，其特征在于：步骤(4)中所述的长晶过程，是将加热器的温度控制在1420-1500℃，同时打开坩埚底部隔热笼的保温层，让坩埚底部散热，坩埚底部形成温度梯度实现定向凝固，待界面生长稳定后进行分段降温，使晶体沿着未完全熔化的单晶硅板块的方向稳定生长。2CN102653881A说明书1/2页一种铸造大晶粒硅锭的方法技术领域[0001]本发明属于太阳能电池硅片制造领域，具体涉及一种铸造大晶粒硅锭的方法。背景技术[0002]多晶硅由于本身存在大量的晶界，影响着电池的光电转换率，而单晶硅由于内部的晶体结构比较完整，缺陷少，电池的光电转换率高，但是生产成本较高。发明内容[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种铸造大晶粒硅锭的方法，该方法利用原有低成本和产量高的多晶硅铸造技术，生产出类似单晶的大晶粒硅锭，减少晶界数量，提高硅片的光电转换效率。[0004]为解决上述技术问题，本发明铸造大晶粒硅锭的方法通过以下步骤予以实现：[0005](1)将按[100]晶向切割的单晶硅板块作为籽晶铺设在石英坩埚的底层；[0006](2)在籽晶上面装填多晶硅料和掺杂元素；[0007](3)将装有所述原料的坩埚投入多晶炉中，抽真空加热，使籽晶上部的多晶硅料熔化，到多晶硅料熔化后期单晶硅板块开始熔化时，通过控制坩埚底部的温度，使籽晶部分熔化。[0008](4)进入长晶程序，控制加热器的功率，从坩埚底部形成垂直的温度梯度，使硅晶体沿着未完全熔化的单晶硅板块的方向生长；[0009](5)长晶完成后，再经过退火和冷却工序得到大晶粒硅锭。[0010]在上述步骤中：[0011]步骤(1)所述单晶硅板块垂直于坩埚底部平面的晶向为[100]。[0012]步骤(2)所述的掺杂元素为硼或磷。[0013]步骤(3)中在加热和熔化的初期工序中，控制加热器的温度为1420-1550℃，在熔化中后期控制坩埚底部的温度为1000-1400℃，使得籽晶部分熔化。[0014]步骤(4)中所述的长晶过程，是将加热器的温度控制在1420-1500℃，同时打开坩埚底部隔热笼的保温层，让坩埚底部散热，坩埚底部形成温度梯度实现定向凝固，