[发明专利]低浓度位错铸锭单晶缓冲式籽晶熔化控制方法

说明书

本发明公开了低浓度位错铸锭单晶缓冲式籽晶熔化控制方法，包括以下步骤：(1)在石英坩埚底部铺设籽晶；(2)使用第一热电偶和第二热电偶获取石英坩埚底部边角部位的温度信号，温度信号为坩埚底部边角部位的温度和温度变化率的数值；(3)根据获取到的所述温度信号，判断所述籽晶熔化的高度；当所述温度信号出现突然上升的突变点时，表示籽晶熔化至设定高度，此时控制热场和工艺，进入长晶阶段；本发明将热电偶安装在坩埚底部边角部位，避开了侧部加热器对温度信号的影响，监测结果更准确。

技术领域

本发明涉及单晶硅熔化技术领域，具体涉及低浓度位错铸锭单晶缓冲式籽晶熔化控制方法。

背景技术

目前，在迅速发展的太阳能光伏发电产业中，应用最广的是晶体硅太阳能电池，而晶体硅太阳能电池主要由直拉单晶硅片(CZ)制成。其中，直拉单晶硅光电转换效率较高，但产能低、生产成本高；相对直拉单晶硅而言，铸锭单晶硅片产能高、成本低，但光电转换效率较低。

为了提高铸锭单晶硅片的效率，本领域技术人员结合了以上两种技术的各自优点，提出了有籽晶的铸锭生长技术；例如坩埚底部铺单晶硅作为籽晶的铸锭类单晶技术、坩埚底部铺碎硅料或碎硅片作为籽晶的高效单晶技术，即生产类单晶和高效单晶都需要在坩埚底部铺设一层籽晶，然后控制硅原料从上往下慢慢融化，在熔化后期必须保证籽晶不被完全熔化，然后直接在籽晶上生长优质晶体。目前，都是通过热电偶分装在坩埚侧壁，随着硅液熔化界面不断下降，探测温度的突变，一旦热电偶探测到温度突变，说明熔化界面到达热电偶所在高度。但是热电偶安装在坩埚侧壁，很容易受侧部加热器的热辐射影响，使热电偶很难探测到熔化界面的温升，检测结果不准确。鉴于以上缺陷，实有必要设计低浓度位错铸锭单晶缓冲式籽晶熔化控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供低浓度位错铸锭单晶缓冲式籽晶熔化控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：低浓度位错铸锭单晶缓冲式籽晶熔化控制方法，包括以下步骤：

(1)在石英坩埚底部铺设籽晶：

步骤a、在石英坩埚内表面喷涂氮化硅粉末冷却，作为保护层；

步骤b、在石英在坩埚底部铺设一层厚度为2cm的菜籽料

步骤c、在菜籽料上铺设籽晶板或者籽晶块，作为定向凝铸半熔工艺的籽晶层；

步骤d、使用小颗粒原生单晶硅料将上述步骤中铺设的籽晶板或者籽晶块之间的缝隙填满；

步骤e、在籽晶层上铺设50mm-mm菜籽料，作为缓冲层；

步骤f、在缓冲层上铺设多块由头尾料构成的晶砖，作为阻挡层,所述阻挡层的晶砖从坩埚壁向坩埚中心渐次降低，形成一个凹陷的结构；

步骤g、在阻挡层上逐层码放如下硅料：交替铺设头尾单晶废料、单晶碎片、原生硅料、单晶颗粒料，直至达到所需的硅料要求；

(2)使用第一热电偶和第二热电偶获取石英坩埚底部边角部位的温度信号，温度信号为坩埚底部边角部位的温度和温度变化率的数值；

(3)根据获取到的所述温度信号，判断所述籽晶熔化的高度；当所述温度信号出现突然上升的突变点时，表示籽晶熔化至设定高度，此时控制热场和工艺，进入长晶阶段。

作为优选，在步骤(3)中，所述温度信号为所述坩埚底部边角部位的温度、温度变化的斜率和温度变化的累积斜率中的至少一种，所述温度变化的累积斜率指的是多个温度变化的斜率的累加数值。

作为优选，在步骤(3)中，所述在籽晶熔化至设定高度时控制热场由熔化阶段进入长晶阶段的步骤之前，可以设置一个预警高度，判断籽晶熔化至报警高度时进行报警。