專利名稱：一種鑄造大晶粒硅錠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能電池硅片制造領(lǐng)域，具體涉及一種鑄造大晶粒硅錠的方法。
背景技術(shù)：
多晶硅由于本身存在大量的晶界，影響著電池的光電轉(zhuǎn)換率，而單晶硅由于內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)比較完整，缺陷少，電池的光電轉(zhuǎn)換率高，但是生產(chǎn)成本較高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鑄造大晶粒硅錠的方法，該方法利用原有低成本和廣量聞的多晶娃鑄造技術(shù)，生廣出類似單晶的大晶粒娃淀，減少晶界數(shù)量，提聞娃片的光電轉(zhuǎn)換效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明鑄造大晶粒硅錠的方法通過以下步驟予以實現(xiàn)(I)將按[100]晶向切割的單晶硅板塊作為籽晶鋪設(shè)在石英坩堝的底層；(2)在籽晶上面裝填多晶硅料和摻雜元素；(3)將裝有所述原料的坩堝投入多晶爐中，抽真空加熱，使籽晶上部的多晶硅料熔化，到多晶硅料熔化后期單晶硅板塊開始熔化時，通過控制坩堝底部的溫度，使籽晶部分熔化。(4)進(jìn)入長晶程序，控制加熱器的功率，從坩堝底部形成垂直的溫度梯度，使硅晶體沿著未完全熔化的單晶硅板塊的方向生長；(5)長晶完成后，再經(jīng)過退火和冷卻工序得到大晶粒硅錠。在上述步驟中步驟(I)所述單晶硅板塊垂直于坩堝底部平面的晶向為[100]。步驟(2)所述的摻雜元素為硼或磷。步驟(3)中在加熱和熔化的初期工序中，控制加熱器的溫度為1420_1550°C，在熔化中后期控制坩堝底部的溫度為1000-1400°C，使得籽晶部分熔化。步驟(4)中所述的長晶過程，是將加熱器的溫度控制在1420-1500°C，同時打開坩堝底部隔熱籠的保溫層，讓坩堝底部散熱，坩堝底部形成溫度梯度實現(xiàn)定向凝固，待界面生長穩(wěn)定后進(jìn)行分段降溫，使晶體沿著未完全熔化的單晶硅板塊的方向穩(wěn)定生長。


圖I是本發(fā)明硅料加熱階段示意圖；圖2是本發(fā)明硅料熔化階段示意圖。
具體實施例方式將直拉法得到的(100)晶向的單晶棒，按照一定切割方向，制成單晶硅板塊作為桿晶。單晶娃板塊的形狀可以是長720mm-800mm,寬為125mm-200mm,厚度為10mmmm-30_的長板狀。如圖I和圖2所示，選擇標(biāo)準(zhǔn)尺寸的石英坩堝2，選取5塊上述單晶硅板塊5平整的放在坩堝底部，根據(jù)目標(biāo)電阻率1-3歐姆/厘米的要求加入適量的摻雜元素硼或磷等元素，在單晶板塊5上方裝填多晶硅料4 ;將裝有所述原料的坩堝2投入多晶爐6中，抽真空加熱，控制加熱器3的溫度為1420-1550°C，使籽晶上部的多晶硅料熔化，到多晶硅料熔化后期單晶硅板塊開始熔化時，保持坩堝底部的溫度為1000-1400°C，使得籽晶部分熔化。在長晶階段，將加熱器的溫度控制在1420-1500°C，同時打開隔熱籠I底部保溫層7，讓坩堝底部散熱，形成溫度梯度實現(xiàn)定向凝固，待界面生長穩(wěn)定后進(jìn)行分段降溫，使晶體沿著未完全熔化的單晶硅板塊的方向穩(wěn)定生長。經(jīng)過后續(xù)的退火和冷卻工序最終得到大晶粒的多晶硅錠。以上實施例的描述較為具體、詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還 可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鑄造大晶粒硅錠的方法，其特征在于，主要包含以下步驟 (1)將按[100]晶向切割的單晶硅板塊作為籽晶鋪設(shè)在石英坩堝的底層； (2)在籽晶上面裝填多晶硅料和摻雜元素； (3)將裝有所述原料的坩堝投入多晶爐中，抽真空加熱，使籽晶上部的多晶硅料熔化，到多晶硅料熔化后期單晶硅板塊開始熔化時，通過控制坩堝底部的溫度，使籽晶部分熔化。
(4)進(jìn)入長晶程序，控制加熱器的功率，從坩堝底部形成垂直的溫度梯度，使硅晶體沿著未完全熔化的單晶硅板塊的方向生長； (5)長晶完成后，再經(jīng)過退火和冷卻工序得到大晶粒硅錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑄造大晶粒硅錠的方法，其特征在于步驟(I)所述單晶硅板塊垂直于坩堝底部平面的晶向為[100]。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑄造大晶粒硅錠的方法，其特征在于步驟(2)所述的摻雜元素為硼或磷。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑄造大晶粒硅錠的方法，其特征在于步驟(3)中在加熱和熔化的初期工序中，控制加熱器的溫度為1420-1550°C，在熔化中后期控制坩堝底部的溫度為1000-1400°C，使得籽晶部分熔化。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑄造大晶粒硅錠的方法，其特征在于步驟(4)中所述的長晶過程，是將加熱器的溫度控制在1420-1500°C，同時打開坩堝底部隔熱籠的保溫層，讓坩堝底部散熱，坩堝底部形成溫度梯度實現(xiàn)定向凝固，待界面生長穩(wěn)定后進(jìn)行分段降溫，使晶體沿著未完全熔化的單晶硅板塊的方向穩(wěn)定生長。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用定向凝固生長法鑄造大晶粒硅錠的方法，主要包含以下步驟(1)將按一定晶向切割的單晶硅板塊作為籽晶鋪在石英坩堝的底層；(2)在籽晶上面裝填適量的多晶硅硅料和摻雜元素；(3)將裝有上述原料的坩堝投入多晶爐中，抽真空并加熱，使上部的硅料熔化。熔化后期單晶板塊開始熔化時，通過調(diào)整隔熱籠升起高度，控制坩堝底部的溫度，使籽晶部分熔化；(4)進(jìn)入長晶程序，通過控制加熱器的功率和提升隔熱籠，形成垂直的溫度梯度，使硅晶體沿著未完全熔化的單晶硅板塊的方向生長，經(jīng)過退火和冷卻工序得到大晶粒的多晶硅晶錠。
文檔編號C30B11/00GK102653881SQ201210118729
公開日2012年9月5日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者司榮進(jìn), 王祿堡, 袁志鐘 申請人:鎮(zhèn)江環(huán)太硅科技有限公司