[发明专利]多晶硅铸锭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种多晶硅铸锭的方法。

背景技术

随着科学的发展，技术的进步，世界各国对节能减排及环境保护方面愈来愈重视。太阳能电池作为节能减排项目中的重要组成部分，得到迅猛的发展。

在众多类型的太阳能电池中，多晶硅太阳能电池以其低成本的优点得到大规模的产业化，多晶硅铸锭是多晶硅太阳能电池产业链中重要的基础环节，提纯后的硅原材料只有经过长晶并铸成硅锭后，才能用于生产太阳能电池片。如何在多晶硅铸锭阶段生长出高质量的多晶硅，对提高成品多晶硅太阳能电池片的转化效率具有至关重要的作用，因此，高效多晶硅铸锭的方法是目前本领域内技术人员研究的热点。

现有技术中生产高效多晶硅锭较为成熟的工艺制备方法为：在进行装料工序时，首先在坩埚底部铺放破碎的单、多晶硅片，然后向坩埚内装入硅料。进入熔化阶段后，使硅料按照从上而下的方式一层一层的熔化掉，在熔化至最底部时，保留20mm左右的硅料不完全熔化完，接下来立即使整个熔体进入到过冷的状态。随后进入长晶阶段，后续的退火阶段和冷却阶段与常规多晶硅铸锭的相同。

但是，在实际生产过程中发现，上述高效多晶硅铸锭的方法耗能较多，导致成产成本升高，并且硅锭成晶率较低，使后续硅片的整体产能降低。

发明内容

本发明提供了一种多晶硅铸锭的方法，以在保证生产出高效多晶硅锭的前提下，降低生产过程中的能耗，提高硅锭的成晶率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种多晶硅铸锭的方法，包括：在坩埚的底部形成第一预设厚度的涂层，所述涂层中含有固体颗粒物，所述固体颗粒物为石英砂、氮化硅粉、碳化硅粉中的至少一种，并在所述坩埚的底部和内侧壁上喷涂氮化硅；在所述坩埚的底部铺设第二预设厚度的碎硅片，所述碎硅片的形状和尺寸不完全相同且布满所述坩埚的底部，然后将硅料装入所述坩埚内，所述硅料压迫所述碎硅片，在所述涂层上形成凹痕；整体加热所述坩埚，直至所述碎硅片和所述硅料全部熔化。

优选的，所述第一预设厚度的范围为1mm～5mm，包括端点值。

优选的，所述在坩埚的底部形成第一预设厚度的涂层具体包括：将所述固体颗粒物融入硅溶胶内形成涂覆液；将所述涂覆液涂覆至所述坩埚的底部，形成所述第一预设厚度的涂层。

优选的，所述固体颗粒物的粒径小于或等于150μm。

优选的，所述固体颗粒物的重量与所述硅溶胶的重量的比例范围为1:10～1:1，包括端点值。

优选的，所述第二预设厚度的范围为3mm～30mm，包括端点值。

优选的，所述碎硅片的尺寸的范围为2mm×2mm～20mm×20mm，包括端点值。

优选的，所述在所述坩埚的底部铺设第二预设厚度的碎硅片，所述碎硅片的形状和尺寸不完全相同且布满所述坩埚的底部，与所述然后将硅料装入所述坩埚内之间还包括：在铺设完所述碎硅片的坩埚的底部铺放碎硅块，使所述碎硅块布满所述坩埚的底部。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案至少具有以下优点：

本发明所提供的多晶硅铸锭的方法，在坩埚的预处理阶段在坩埚的底部形成包含固体颗粒物的涂层，作为固体颗粒物的石英砂、氮化硅和碳化硅的熔点均高于硅，并在装料阶段首先在坩埚的底部铺满大小和尺寸不完全相同的碎硅片，再进行装料。由于碎硅片受硅料压迫在坩埚底部涂层上留下凹痕，这些凹痕布满整个坩埚的底部，且涂层中含有熔点高于硅的固体颗粒物，坩埚内的硅料全部熔化后固体颗粒物仍不会熔化，因此在长晶初期，多晶硅会在凹痕和固体颗粒物处优先成核，晶核相互竞争，加上铸锭炉本身的定向散热工艺，使晶粒能够保持较好的竖直生长，晶粒的一致性和方向性得到较大的保证，从而使采用本发明所提供的方法得到的多晶硅锭的位错密度较低，转化效率较高。

并且，本发明所提供的方法中硅料熔化时采用普通多晶硅铸锭熔化时整体加热的方式，相比现有技术中生产高效多晶硅锭时熔化阶段采用使硅料从上而下一层一层熔化的方式，能耗更小，从而生产成本更低；本发明所提供的方法中熔化阶段使碎硅片和硅料全部融化，相比现有技术中生产高效多晶硅锭时熔化阶段底部保持20mm左右的固体不熔化，所得到的多晶硅锭用于切片时的尾部去除量大大减少，因此硅锭的成晶率提高。可见，本发明所提供的高效多晶硅铸锭的方法能够在保证得到高转化效率多晶硅锭的基础上，降低生产过程中的能耗，进而降低生产成本，并且提高硅锭的成晶率，增加硅片的整体产能。

附图说明