[发明专利]多晶硅的铸锭工艺

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造领域，更具体地，涉及一种多晶硅的铸锭工艺。

背景技术

多晶硅的铸锭工艺包括加热、熔化、生长、退火和冷却五个阶段。加热段的目的是对铸锭炉内部热场和硅料进行预热；熔化段的目的是使硅料全部变成熔融的液态硅；生长段的目的是通过降温和缓慢提升保温层（隔热笼）的方式，完成液态硅到固态硅的结晶过程；退火段的目的是消除多晶硅锭内应力；冷却段的目的是对多晶硅锭进行降温，等多晶硅锭冷却后从铸锭炉内将多晶硅锭取出。

铸锭后得到的多晶硅中常含有杂质元素，杂质元素包括氧、碳和过渡族金属铁等。由于铸造多晶硅中还存在着高密度的位错及晶界等缺陷，通常氧、碳以及铁等杂质容易在上述缺陷处沉淀下来，形成新的电活性中心，并引起电学性能分布不均等问题，因此，在多晶硅的铸造过程中需要去除氧、碳以及铁等杂质。

氧在铸造多晶硅的生长过程中可能形成热施主、新施主和氧沉淀，施主会导致电阻率漂移，而氧沉淀则会成为过渡族金属的吸杂中心，具有很强的少子复合能力。由于多晶硅锭中的氧含量较高，因而使得多晶硅锭中晶体少子寿命短，从而使得由多晶硅锭制成的太阳能电池片的转换效率低。

术语解释：少子寿命，对于p型硅片，少子就是电子，所谓少子寿命就是当一定波长的光照射硅片后，硅片内就会出现电子-空穴对的分离，作为少数载流子的电子由于数量较少，在扩散过程中就会逐渐被复合掉，从产生到复合的时间即为少子寿命，一般单位为μs（微秒）。

发明内容

本发明旨在提供一种多晶硅的铸锭工艺，以解决现有技术中因多晶硅锭中含氧量高而导致太阳能电池片转换效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多晶硅的铸锭工艺，包括：步骤S1：将硅料放置在铸锭炉内，将铸锭炉的炉温提升至第一温度，将铸锭炉的炉腔压力提升至第一压力；步骤S2：将铸锭炉的炉温由第一温度升高至第二温度，当硅料开始熔化时，将炉腔压力由第一压力降至第二压力，直至硅料全部熔为液态硅；步骤S3：对液态硅进行后处理。

进一步地，第二压力与第一压力的比值区间为

进一步地，第一压力为400～600毫巴。

进一步地，步骤S1包括：步骤S11：将硅料放置在铸锭炉内后，将铸锭炉的炉温由常温升至700～800摄氏度，并向铸锭炉内通入氩气，使铸锭炉的炉腔压力保持在100～200毫巴之间；步骤S12：将铸锭炉的炉温升至800～1100摄氏度，继续向铸锭炉内通入氩气，使铸锭炉的炉腔压力保持在200～400毫巴之间；步骤S13：将铸锭炉的炉温升至第一温度，第一温度为1100～1400摄氏度，继续向铸锭炉内通入氩气，使铸锭炉的炉腔压力保持在第一压力，第一压力为400～600毫巴。

进一步地，在步骤S2中，将铸锭炉的炉温升高至第二温度，第二温度大于或等于1400摄氏度。

进一步地，在步骤S2中，将铸锭炉的炉腔压力保持在第二压力，第二压力为200～300毫巴。

进一步地，后处理包括步骤S31：降低铸锭炉的炉温，并打开铸锭炉的保温层，使铸锭炉的底部温度低于铸锭炉的顶部温度，以使液态硅再结晶形成多晶硅锭。

进一步地，后处理还包括在步骤S31之后的步骤S32：降低铸锭炉的炉温，并关闭铸锭炉的保温层，使铸锭炉的底部温度升高，以消除多晶硅锭的内应力。

进一步地，，后处理还包括在步骤S32之后的步骤S33：降低铸锭炉的炉温，以对多晶硅锭进行冷却，而后将多晶硅锭从铸锭炉内取出。

本发明中的铸锭工艺包括步骤S1：将硅料放置在铸锭炉内，将铸锭炉的炉温提升至第一温度，将铸锭炉的炉腔压力提升至第一压力；步骤S2：将铸锭炉的炉温由第一温度升高至第二温度，当硅料开始熔化时，将炉腔压力由第一压力降至第二压力，直至硅料全部熔为液态硅；步骤S3：对液态硅进行后处理。由于在硅料开始熔化时，将炉腔压力由第一压力降至第二压力，因而使得液态硅中的氧元素以氧化硅气体从液态硅中挥发，从而降低了铸锭后得到的多晶硅锭内的氧含量、提高了晶体少子寿命，进而提高了由多晶硅锭制成的太阳能电池片的转换效率。同时，本发明中的铸锭工艺具有工艺简单的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明中的铸锭工艺的流程图；

图2示意性示出了本发明中的一个优选实施例中样片的结构示意图；