[发明专利]从硅熔体拉制多晶硅晶锭的方法和拉制组件

说明书

技术领域

本发明的领域总体上涉及多晶硅的生产，更特别地，涉及通过拉制多晶硅晶锭进行的多晶硅的生产。

背景技术

传统的用于生产太阳能的光电池使用多晶硅。多晶硅通常在定向凝固(DS)工艺中生产，其中硅在坩埚中熔化并在单独的或在相同的坩埚中定向凝固。晶锭的凝固被控制以便将熔融的硅供应到铸件的凝固前端。以这种方式生产的多晶硅是晶粒的结块，其中晶粒相对于彼此的取向是随机的，这是由于坩埚壁上的异相成核点的高密度。多晶硅通常是用于光电池的优选硅源，而不是单晶硅，这是由于相比于单晶硅生产，多晶硅由于生产率更高而导致成本更低。

通过DS工艺生长的多晶硅晶锭通常在它们在其中生长的坩埚附近的晶锭的部分中具有减小的中间晶粒尺寸/粒度，这是由于在坩埚表面处的许多成核点。这种减小的中间晶粒尺寸以及来自于坩埚壁的杂质的固态扩散导致该区域中的少数载流子寿命的减少，这会不利地影响获得的电池的效率。因此，晶锭的所述部分一般不用于生产太阳能电池，而是通过在后续的硅填料中使用来回收。

此外，通过DS工艺生长的硅晶锭在晶锭的顶部附近的主要部分不能用于器件制造以及不能被回收以便进一步使用，这是由于该区域中的高杂质含量。这种高杂质含量是由于当晶锭形成时熔体中的杂质偏析造成的。当晶锭形成时，熔体中的杂质的浓度一般会增大，这是由于相对小的偏析系数。晶锭的顶部区域一般是最后的凝固区域并且含有最高的杂质浓度。

存在对生产多晶硅晶锭的高生产量方法的需要，该方法不会导致获得的晶锭的外围部分中的中间晶粒尺寸的减小，并且一般不会在晶锭中产生不能用于器件制造或回收的明显区域。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种用于生产多晶硅晶锭的方法。将原料多晶硅装入到坩埚中以形成硅填料，将所述硅填料加热到填料的大约熔化温度之上的温度以形成硅熔体。使籽晶与所述硅熔体接触并从所述硅熔体向上拉制硅晶锭。控制晶锭的生长条件以产生多晶硅晶锭。

本发明的另一个方面涉及一种在晶锭拉制器中生长硅晶锭的方法。将原料多晶硅装入坩埚中以形成硅填料，将所述硅填料加热到填料的大约熔化温度之上的温度以形成硅熔体。使至少两个籽晶与所述硅熔体接触并从所述硅熔体向上拉制硅晶锭。

再一个方面涉及一种用于修裁圆柱形晶锭的方法。所述晶锭具有恒定直径部分、外周、中心和从所述中心向所述外周延伸的半径。形成四个中心晶锭区段，其中每个晶锭的横截面的对角线长度大约是该晶锭的半径。从与其中两个中心晶锭区段邻近的晶锭的一部分形成四个外围晶锭区段。

本发明的又一个方面涉及一种拉制组件，其构造成用于保持多个籽晶以用于从硅熔体向上拉制生长的晶锭。所述拉制组件包括卡盘和连接到所述卡盘的多个籽晶。

本发明的一个方面涉及一种晶锭拉制器，其用于从硅熔体生长硅晶锭。所述晶锭拉制器包括壳体和拉制机构，所述拉制机构用于从保持在坩埚内的硅熔体向上拉制生长的晶锭。所述拉制机构包括拉制组件，所述拉制组件包括多个籽晶和构造成用于保持所述籽晶以及从所述硅熔体在所述籽晶上生长的晶锭的卡盘。

本发明的另一个方面涉及一种晶锭拉制器，其用于从硅熔体生长硅晶锭。所述晶锭拉制器具有拉制机构，所述拉制机构用于从保持在坩埚内的硅熔体向上拉制生长的晶锭。所述拉制机构包括拉制组件，所述拉制组件包括安装托架，所述安装托架(1)形状是圆的；(2)具有至少两个支腿。

关于本发明的上述各方面提到的特征存在各种改进。其它特征也可以结合在本发明的上述各方面中。这些改进和附加的特征可以单独存在或者以任何组合存在。例如，下面关于本发明的任何图示出的实施方式所讨论的各种特征可以单独地或以任何组合结合到本发明的任何上述方面中。

附图说明

图1是直拉(Czochralski)型晶体拉制器的截面图；

图2是根据本发明的一个实施方式的拉制组件的透视图；

图3是根据本发明的第二实施方式的拉制组件的透视图；

图4是图3的拉制组件的透视图，其中示出了多个挡条(fret)；

图5是图3的拉制组件的透视图，其中示出了多个凹槽；

图6是根据本发明的第三实施方式的拉制组件的透视图；

图7是根据本发明的一个实施方式的籽晶的透视图；

图8是根据本发明的第二实施方式的籽晶的透视图；

图9是根据本发明的第三实施方式的籽晶的透视图；以及

图10是示出根据本发明的一个实施方式用于修裁正圆形硅晶锭的样式的示意图。