[发明专利]用于提拉晶体生长的混合坩埚组件

说明书

一种用于使用提拉工艺生长晶锭的坩埚组件包含外坩埚和内坩埚。所述内坩埚安置在所述外坩埚内，并具有经配置以用于在所述外坩埚与所述内坩埚之间流体连通的通道。所述内坩埚是电弧熔融坩埚，且所述外坩埚是浇铸坩埚。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2017年9月8日提交的美国临时专利申请第62/555,900号的优先权，其全部公开内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开大体上涉及用于产生太阳能级或半导体材料的锭的系统和方法，并且更具体地，涉及包含供用于这种系统和方法中的两种类型的坩埚的坩埚组件。

背景技术

晶体硅太阳能电池目前占光伏(photovoltaic，PV)模块的总供应量的大部分。在标准的提拉(Czochralski，CZ)方法中，首先使多晶硅在坩埚(如石英坩埚)中熔融，以形成硅熔体。然后降低预定定向的籽晶，使其与熔体接触并缓慢取出。通过控制温度，晶种-熔体界面处的硅熔体以与晶种的定向相同的定向凝固在籽晶上。然后将晶种从熔体中缓慢提起，以形成生长的晶锭。在称为批处理CZ(batch CZ，BCZ)的常规CZ工艺中，生长硅锭所需的全部装料在工艺开始时都会熔融，从单种坩埚装料中拉出晶体以基本上耗尽坩埚，并且然后丢弃石英坩埚。

经济地补充石英坩埚以在一个熔炉周期中进行多次拉拔的另一种方法是连续CZ(continuous CZ，CCZ)。在CCZ中，随着晶体生长，固态或液态原料连续或定期地添加到熔体中，并且因此将熔体保持在恒定体积。除了将坩埚成本分布在数个锭上之外，CCZ方法还沿生长方向提供优良的晶体均匀性。而且，通过使熔体体积保持恒定，可以达成稳定的热和熔体流动条件，这在结晶前沿提供了最佳生长条件。使用CCZ方法生长大直径锭所需的大直径坩埚组件具有仅次于多晶硅材料的第二高成本因素，并且它们的寿命决定了熔炉周期的长度。

用于多个坩埚组件中的具有足够直径的已知坩埚价格昂贵，设计灵活性有限，并且坩埚寿命有限。由此，需要一种廉价的多坩埚组件，其具有提高的设计灵活性和改进的坩埚寿命，例如，以延长熔炉周期的长度。

此背景技术部分旨在向读者介绍可能与本公开的各个方面有关的本领域的各个方面，下文将对这些方面进行描述和/或要求保护。相信此论述有助于向读者提供背景信息，以促进更好地理解本公开的各个方面。因此，应理解，应从此角度来阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的承认。

发明内容

在一个方面，一种用于使用提拉工艺生长晶锭的坩埚组件包含外坩埚和内坩埚。内坩埚安置在外坩埚内，并具有经配置以用于在外坩埚与内坩埚之间流体连通的通道。内坩埚是电弧熔融坩埚，且外坩埚是浇铸坩埚。

在另一方面，一种通过提拉工艺生长单晶锭的方法包含在坩埚组件中熔融半导体或太阳能级材料以形成熔体。坩埚组件包含安置在外部浇铸坩埚内的内部电弧熔融坩埚。所述方法进一步包含从内坩埚内的熔体中拉出半导体或太阳能级材料的单晶。

在另一方面，一种制造具有安置在外坩埚内的内坩埚的坩埚组件的方法包含：使用电弧熔融工艺形成第一坩埚，以及使用浇铸工艺形成第二坩埚。第二坩埚具有大于第一坩埚的外径的内径。所述方法进一步包含将第一坩埚定位在第二坩埚内。

在另一方面，一种组装坩埚组件的方法包含提供电弧熔融坩埚和提供浇铸坩埚。浇铸坩埚具有大于电弧熔融坩埚的直径的直径。所述方法进一步包含将电弧熔融坩埚定位在浇铸坩埚内并将电弧熔融坩埚固定到浇铸坩埚。

存在关于上述方面所提到的特征的各种改进。其它特征也可以并入上述方面中。这些改进和额外的特征可以单独地或以任何组合形式存在。举例来说，下文关于任何所示出实施例论述的各种特征可以单独地或以任何组合形式并入任何上述方面中。

附图说明

图1是包含内坩埚和外坩埚的坩埚组件的截面图。