[发明专利]带晶种升降单元的铸造硅单晶炉及硅单晶生长方法

说明书

本发明公开了一种带晶种升降单元的铸造硅单晶炉及硅单晶生长方法。所述的铸造硅单晶炉，包括炉体、晶种升降单元、温控单元、晶体生长单元；所述的晶体生长单元位于炉体内；所述的晶种升降单元位于炉体上方，并穿进炉体至晶体生长单元，用于将晶种插入到晶体生长单元；所述的温控单元用于提供晶体生长单元中的晶体生长所需的温度。晶种升降单元包括波纹管、晶种升降杆、升降机构，升降机构用于升降晶种升降杆。采用本发明生长出的硅晶体质量好，位错增殖少，晶界少，晶种消耗少，与晶种同方向的硅单晶体积占比大于90%，可以将碱制绒工艺应用于使用铸锭法制造的硅片制造太阳能电池的工艺过程，得到光衰减低、太阳能转化效高的硅太阳能电池。

技术领域

本发明涉及一种带晶种升降单元的铸造硅单晶炉及硅单晶生长方法。

背景技术

目前主要通过硅太阳能电池发电来利用太阳能，其占据了超过90％的市场份额。硅太阳能电池组件主要以硅晶体材料为基础，硅太阳能电池所使用的晶体硅材料包括单晶硅片和多晶硅片。

单晶硅片是由直拉法从石英坩埚内的硅熔体中生长得到的圆柱形单晶硅棒切片，单晶硅片具有缺陷较少，杂质含量较低的优点。目前制造硅太阳能电池所使用的单晶硅片都是（100）晶向的，电池工艺碱制绒时在硅片表面形成整面均匀分布的金字塔状绒面结构，可以大大降低硅片表面的反射率，显著提高硅片对太阳光的吸收效率和单晶硅太阳电池的转换效率。但是，单晶硅片的生产成本较高，对于普遍生产的p型直拉单晶硅太阳能电池，由于其氧含量较大，在光照下会产生大量的硼氧复合体导致严重的光致衰减效应。

常用的多晶硅片是由方形石英坩埚内的硅熔体定向凝固生长得到方形多晶硅锭切片得到，相比单晶硅片成本较低、单炉产量大。多晶硅片中的氧含量相对直拉单晶硅要低的多，光衰减的影响要小的多。由于目前常用的铸锭法制备的多晶硅片表面晶粒取向不一，只能通过酸制绒工艺来制备绒面，难以达到碱制绒电池片对太阳光的吸收效率和转换效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种带晶种升降单元的铸造硅单晶炉及硅单晶生长方法。

一种带晶种升降单元的铸造硅单晶炉，包括炉体、晶种升降单元、温控单元、晶体生长单元；所述的晶体生长单元位于炉体内；所述的晶种升降单元位于炉体上方，并穿进炉体至晶体生长单元，用于将晶种插入到晶体生长单元；所述的温控单元用于提供晶体生长单元中的晶体生长所需的温度。

所述的晶种升降单元包括波纹管、晶种升降杆、升降机构，升降机构用于升降晶种升降杆，晶种升降杆穿过波纹管进入炉体内。

所述的晶种升降单元进一步设有热屏蔽管，用于屏蔽炉体内的高温，位于所述的波纹管的下方，晶种升降杆穿过波纹管和热屏蔽管进入炉体内。

所述的升降机构依次包括电机、减速机、丝杆、支架、波纹管提升块，电机安装在减速机上，减速机、丝杆分别安装在支架上，波纹管提升块安装在丝杆上，波纹管和晶种升降杆安装在波纹管提升块下。

所述的温控单元包括加热器、温度传感器、温度控制器。

所述的加热器包括主加热器；或者

所述的加热器包括主加热器、底部加热器；或者

所述的加热器包括主加热器、侧加热器；或者

所述的加热器包括主加热器、侧加热器、底部加热器；

所述的主加热器位于所述的晶体生长单元的上方，底部加热器位于所述的晶体生长单元的下方，侧加热器位于所述的晶体生长单元的侧面。

所述的温控单元进一步包括冷却机构。

所述的冷却机构设置在晶体生长单元的下方；