[发明专利]一种硅锭的制备方法和铸锭用坩埚

说明书

本发明实施例提供了一种铸锭用坩埚，包括坩埚本体、设置在所述坩埚本体底部和侧壁内表面的氮化硅层、以及设置在所述坩埚本体底部和所述氮化硅层之间的第一硅片层，所述第一硅片层的硅纯度大于99.9999％。该铸锭用坩埚能够阻隔坩埚内向硅锭中扩散的各种杂质，大大降低硅锭中金属杂质及氧含量，减少硅锭的边部红区和尾部红区。本发明还提供了使用上述铸锭用坩埚的硅锭的制备方法。

技术领域

本发明涉及多晶硅铸锭技术领域，特别是涉及一种多晶硅铸锭方法和铸锭用坩埚。

背景技术

目前市场上主流光伏产品是晶体硅太阳能电池，也是应用最广泛的产品，其原材料是高纯度硅。然而，现有制备硅锭过程中均不可避免的存在各种杂质污染和缺陷，特别是硅锭边部靠近坩埚的区域内。由于坩埚的杂质可以通过固相扩散进入硅锭，形成硅锭的低少数载流子寿命区，一般将硅锭边部低少子寿命区域称为边部红区，将硅锭尾部低少子寿命区域称为尾部红区。在开方过程中，部分边部红区会随边皮一并被切除掉，但仍会有部分边部红区残余在硅方中，并在后续的制备的电池片中产生黑边并影响电池的性能。而大量切除边部红区和尾部红区的方式，也进一步降低了硅锭的良率，大大增加了生产成本。

目前降低硅锭边部、尾部红区的方法包括：(1)使用化学试剂浸泡，去除坩埚中的杂质；(2)使用高纯度的石英原料制作石英坩埚；(3)在坩埚内表面制备高纯石英涂层。虽然上述方法可以一定程度上减少了硅锭中的金属杂质浓度，但是对其他杂质(例如氧含量)的作用不明显。

因此，有必要开发一种能够有效降低硅锭杂质的方法及装置。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种硅锭的制备方法和铸锭用坩埚，该铸锭用坩埚能够阻隔坩埚内向硅锭中扩散的各种杂质，大大降低硅锭中金属杂质及氧含量，减少硅锭的边部红区和尾部红区。

第一方面，本发明提供了一种铸锭用坩埚，包括坩埚本体、设置在所述坩埚本体底部和侧壁内表面的氮化硅层、以及设置在所述坩埚本体底部和所述氮化硅层之间的第一硅片层，所述第一硅片层的硅纯度大于99.9999％。

可选地，所述氮化硅层的厚度为30-60μm。

可选地，所述坩埚本体侧壁靠近所述底部的一端设置有第二硅片层，所述第二硅片层置于所述侧壁和所述氮化硅层之间。

可选地，所述第二硅片层的高度占所述坩埚本体侧壁高度的1/10-1/5。

可选地，所述第二硅片层的高度为50-200mm。

可选地，所述第一硅片层和/或所述第二硅片层由若干块硅片拼接而成，任意相邻两块所述硅片之间的间距为1-5μm。

可选地，所述第一硅片层和/或所述第二硅片层的厚度为50-500μm。

可选地，所述第一硅片层通过粘结剂固定在所述坩埚本体底部内表面，所述第二硅片层通过所述粘结剂固定在所述坩埚本体侧壁内表面。

可选地，所述硅片包括多晶硅片、单晶硅片和微晶硅片中的一种或多种。

本发明第一方面所述的铸锭用坩埚，内设有硅片层(第一硅片层或第二硅片层)和氮化硅层，所述硅片层结构致密，可以有效阻坩埚本体内杂质的扩散，大大降低硅锭中金属杂质及氧含量，减少硅锭的边部红区和尾部红区；所述氮化硅层也能够进一步地阻挡杂质，以及有利于改善硅锭粘埚。本发明所述铸锭用坩埚可以广泛应用于光伏领域，例如，用于制备晶体硅铸锭装置，包括铸锭炉等。

第二方面，本发明提供了一种硅锭的制备方法，包括：

提供如本发明第一方面所述的铸锭用坩埚；