[发明专利]晶体硅锭的制备方法

说明书

本申请提供一种晶体硅锭的制备方法，包括在坩埚底部铺设单晶籽晶层，所述坩埚内形成有第一装料空间、位于第一装料空间外周的第二装料空间；接着，在所述第一装料空间装填第一类硅料，并在所述第二装料空间装填第二类硅料，所述第二类硅料的最大体积小于第一类硅料的平均体积；最后，加热并经定向凝固得到晶体硅锭。通过在坩埚内不同区域分别装设体积不同的第一类硅料与第二类硅料，使得邻近坩埚侧壁的区域具有更多的间隙空间，且所述第二类硅料相对体积与质量较小，能够通过自身位置移动或扭转，有效释放应力，降低坩埚破裂风险。

技术领域

本申请涉及光伏生产技术领域，特别涉及一种晶体硅锭的制备方法。

背景技术

通过定向凝固法进行类单晶铸锭一定程度上兼顾了传统单晶、多晶硅片生产的优点，具有较高的性价比，近年成为业内积极研究的重要方向。上述类单晶铸锭通常是在坩埚底部铺设一层籽晶，再将硅料装填至坩埚内并进行加热，加热过程中通过温场控制使得籽晶不被完全熔化，并使得熔融硅料自底部的籽晶位置向上逐渐完成晶体硅锭生长。

实际生产过程中，铸锭坩埚可能会出现破裂，发生硅液溢流，造成物料损失，甚而引发严重的安全事故。据现场经验，坩埚破裂很大部分原因在于籽晶与硅料的装填不够合理，上方的硅料熔融后流动到坩埚底部，温度降低重新凝固时，其体积膨胀，对坩埚壁产生挤压作用，进而导致坩埚破裂，出现溢流。因此，需要对现有晶体硅锭制备过程进行优化，避免坩埚破裂，降低硅液溢流风险。

发明内容

本申请目的在于提供一种晶体硅锭的制备方法，能够有效降低坩埚破裂风险，保证安全生产。

为实现上述目的，本申请提供一种晶体硅锭的制备方法，主要包括：

在坩埚底部铺设单晶籽晶层；其中，所述坩埚还具有第一装料空间、环绕所述第一装料空间且位于所述第一装料空间与坩埚侧壁之间的第二装料空间；

在第一装料空间装填第一类硅料；

在第二装料空间装填第二类硅料，所述第二类硅料的最大体积小于所述第一类硅料的平均体积；

加热，并经定向凝固得到晶体硅锭。

作为本申请实施例的进一步改进，所述单晶籽晶层与坩埚侧壁间隔设置。

作为本申请实施例的进一步改进，所述第一装料空间与坩埚侧壁的距离大于所述单晶籽晶层与坩埚侧壁的间距。

作为本申请实施例的进一步改进，在所述单晶籽晶层与坩埚侧壁之间放置第三类硅料，所述第三类硅料的平均体积小于所述第二类硅料的平均体积，且所述第三类硅料的最大尺寸小于所述单晶籽晶层与坩埚侧壁的间距。

作为本申请实施例的进一步改进，所述第三类硅料的装填高度向上超过所述单晶籽晶层的高度，且使得所述第三类硅料不落入所述第一装料空间内。

作为本申请实施例的进一步改进，在所述第三类硅料装填完成后，在所述第一装料空间装填第一类硅料，得到第一硅料层，所述第一硅料层由若干所述第一类硅料构成；

在第一硅料层外周装填第二类硅料，并使得第二类硅料的装填高度向上超过第一硅料层，且超出所述第一硅料层的部分第二类硅料贴近所述坩埚侧壁设置；

在所述第一硅料层上方装填第一类硅料，得到第二硅料层。

作为本申请实施例的进一步改进，所述第三类硅料的最大尺寸不超过5mm。

作为本申请实施例的进一步改进，所述单晶籽晶层与坩埚侧壁的间距设置为15～30mm。

作为本申请实施例的进一步改进，所述单晶籽晶层的铺设包括选取若干方块籽晶；再将若干所述方块籽晶在坩埚底部排布呈正四边形，且使得所述单晶籽晶层四周的边缘与坩埚侧壁的间距相一致。