[发明专利]一种籽晶的制备方法及类单晶硅锭的铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种籽晶的制备方法，以及一种利用籽晶制造类单晶硅锭的铸造方法。 

背景技术

能源和环境是当今世界广泛关注的两大问题，太阳能作为一种可再生的绿色能源自然成为人们开发和研究的焦点。自1954 年美国贝尔实验室成功研制出第一块单晶硅太阳能电池以来，经过全球科技和产业界的不懈努力，太阳能电池技术和产业得到了巨大发展。而太阳能电池的发展主要是建立在半导体硅材料的基础上。 

一般情况下，单晶硅的制备是利用直拉技术或区熔技术而获得的，可以用在电子工业和太阳能光伏工业，它制备的太阳电池效率高，但是晶体制备成本高、能耗高。而多晶硅的制备则是利用铸造技术，制造成本低，但制备的太阳能电池效率相对较低。为了结合单晶硅制备和多晶硅制备的优点，目前业界推出了一种介于单晶硅和多晶硅之间的类单晶，即利用多晶硅的铸造技术制备出效率接近单晶硅的类单晶硅，具体来说，是利用定向凝固技术制备类单晶硅块，其中多采用单晶硅块作为籽晶放置于坩埚的底部，多晶硅锭置于单晶硅锭上部，然后按照多晶铸锭的方式进行加热熔化，并且保证籽晶不被完全熔化掉，确认籽晶达到所要求高度后，进入长晶阶段，通过调节温度和隔热系统的升降速率，建立合适的温度梯度，并保持固液界面微凸，确保熔硅在未熔的籽晶上开始生长。对于类单晶铸锭，籽晶的质量是决定类单晶硅锭质量的关键因素，目前行业内广泛采用的籽晶不是标准的正方形，而是存在较大的倒角，在类单晶硅锭晶体生长过程中，硅锭容易在籽晶拼接处产生晶体分裂，从而降低了类单晶硅锭的质量。 

因此，有必要提出一种新的籽晶制备方法及一种利用上述籽晶铸造类单晶硅锭的方法来解决上述问题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种籽晶制备方法及类单晶硅锭的铸造方法可以解决因籽晶存在倒角，造成多个籽晶拼接处产生晶体分裂从而降低制备的类单晶硅锭的质量问题。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种籽晶的制备方法，该方法包括如下步骤： 

S1：提供收容有原生多晶硅和电性掺杂剂的坩埚；

S2：将所述坩埚放置于直拉单晶炉内进行拉制以获得直径为223-225mm的单晶圆棒；

S3：将所述单晶圆棒经过截断、剖方、以获得单晶方棒，对所述单晶方棒进行切片制得单晶硅块，所述单晶硅块为长方体并作为籽晶用于类单晶硅锭的铸造。

为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：一种类单晶硅锭的铸造方法，该方法包括如下步骤： 

S11：提供坩埚、和收容于所述坩埚内部的硅块，所述硅块包括位于坩埚底部的单晶硅块、和位于所述单晶硅块上表面的多晶硅块，所述单晶硅块为长方体并作为籽晶用于类单晶硅锭的铸造；

S12：提供位于所述坩埚周侧的加热器以加热该坩埚内部的硅块；

S13：提供位于所述加热器周侧的隔热器以隔绝该加热器对所述坩埚内部加热作用；

S14：定义垂直于所述坩埚底部向上为第一方向，调节所述加热器的温度、和控制所述加热器与隔热器的相对位置使得坩埚内部形成第一方向上的温度梯度，所述温度梯度使得硅块部分熔化并形成固-液交界面，所述未熔化硅块只包括单晶硅块； 

S15：调节所述加热器的温度、和隔热器沿着第一方向的移动速度以控制该固-液交界面沿着第一方向移动速度，以实现熔化的硅块在未熔化的单晶硅块上沿第一方向定向凝固，定向凝固生成的硅块经过退火、和冷却以得到类单晶硅锭。

作为本发明的进一步改进，所述S14步骤包括所述S14步骤包括加热所述坩埚内部至第一温度区间、及较第一温度区间更高的第二温度区间。 

作为本发明的进一步改进，所述S14步骤包括加热坩埚内部至第一温度区间后调节所述隔热器至第一位置，进而控制所述加热器对坩埚内部加热至第二温度区间，以使得坩埚内硅块沿第一方向开始熔化。 

作为本发明的进一步改进，所述S14步骤中第一温度区间为1180-1220℃、第二温度区间为1500-1550℃。 

作为本发明的进一步改进，所述S15步骤中包括多晶硅块开始熔化时保持坩埚内温度在第三温度区间。 

作为本发明的进一步改进，所述S15步骤中包括保持坩埚内温度在第三温度区间时，调节所述加热器至第二位置，以使得坩埚内硅块达到稳定长晶。 

作为本发明的进一步改进，所述S15步骤中第三温度区间为1420-1460℃。