[发明专利]坩埚及其制作方法、多晶硅锭的铸造方法

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，涉及一种坩埚及其制作方法、多晶硅锭的铸造方法。

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，多晶硅锭的铸造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。如何在多晶硅锭的铸造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光电转化效率具有至关重要的作用。

P型多晶硅是在本征硅中掺入硼元素制得的，但是P型多晶硅作为太阳能电池的基片在工作时，内部硼元素与硅晶体中残留的氧元素在光照条件下容易发生硼氧复合作用，形成硼氧复合体，与硅晶体中的杂质铁形成硼铁复合体，导致载流子迁移率下降，使电池出现光至衰减现象，光电转化效率下降。

镓元素能够有效抑制P型多晶硅的光致衰减现象，因此现有技术中会在铸锭阶段向硅料中掺入适量的镓元素，形成掺镓的P型多晶硅锭。通常的做法是：将镓加热到熔点29.9℃以上使其熔化成液态，再用塑料移液管移取所需量的镓置于硅片上，待镓与硅片凝固在一起，将凝固有镓的硅片和硅料一起装入坩埚，然后进行融化和长晶。

但是，在实际生产过程中发现，上述方法铸造的掺镓P型多晶硅锭的电阻率严重不均，造成硅锭的利用率极低。

发明内容

本发明提供了一种坩埚及其制作方法、多晶硅锭的铸造方法，以提高掺镓P型多晶硅锭的电阻率的均一性，保证硅锭具有较高的利用率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种坩埚，包括：坩埚本体；位于所述坩埚本体的底部和侧壁上的氮化硅涂层；位于所述氮化硅涂层表面上的掺镓氮化硅涂层，所述掺镓氮化硅涂层中含有镓化合物，所述掺镓氮化硅涂层覆盖所述坩埚本体的底部和侧壁，且所述坩埚侧壁上的掺镓氮化硅涂层的高度低于所述坩埚侧壁上的氮化硅涂层的高度。

优选的，所述镓化合物为氧化镓、砷化镓和磷化镓中的至少一种。

优选的，所述镓化合物的质量与所述坩埚内需要填装的硅料的质量的比例范围为1：50000～1:10000。

优选的，所述镓化合物的质量与所述掺镓氮化硅涂层中氮化硅的质量的比例范围为1:25～12:0。

优选的，所述掺镓氮化硅涂层的厚度范围为：0.05mm～1mm。

优选的，所述坩埚侧壁上的掺镓氮化硅涂层的高度小于或等于所述坩埚侧壁上的氮化硅涂层的高度的二分之一。

本发明还提供了一种坩埚的制作方法，包括：提供坩埚本体；在所述坩埚本体的底部和侧壁上形成氮化硅涂层；在所述氮化硅涂层的表面涂覆掺镓氮化硅溶液，形成掺镓氮化硅涂层，所述掺镓氮化硅溶液由镓化合物、氮化硅和水混合形成，所述掺镓氮化硅涂层覆盖所述坩埚本体的底部和侧壁，且所述坩埚侧壁上的掺镓氮化硅涂层的高度低于所述坩埚侧壁上的氮化硅涂层的高度。

优选的，所述掺镓氮化硅溶液中镓化合物和氮化硅的质量之和与水的质量的比例范围为1:150～53:200。

本实施例还提供了一种多晶硅锭的铸造方法，包括：向以上任一项所述的坩埚内填装硅料，同时向所述坩埚内放入一定量的硼；加热所述坩埚，使所述坩埚内的硅料完全熔化；对所述坩埚进行退火，使熔化的硅料凝固长晶，形成所述多晶硅锭。

优选的，所述多晶硅锭的电阻率为2.0Ω·cm。

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：