[发明专利]一种生长大晶粒铸造多晶硅的方法

说明书

【技术领域】

本发明属于太阳能光伏技术领域，尤其是涉及一种生长大晶粒铸造多晶硅的方法。

【背景技术】

太阳能光伏发电是目前发展最快的可持续能源利用的形式之一，近些年来在各国都得到了迅速的发展。在光伏行业中，提高光电转化效率和降低生产成本一直是两个重要的目标。相对于直拉单晶硅，铸造多晶硅太阳电池的效率要低1％左右，其主要原因是由于铸造多晶硅中存在着大量的晶界和位错，成为少数载流子的复合中心，降低了光电转换效率。通过控制多晶硅中的位错，可进一步提高多晶硅电池的光电转换效率。

目前，中国专利申请200910152970.2所公开的大晶粒铸造多晶硅方法中使用的是<100>晶向的籽晶，籽晶与籽晶之间周期性排列，晶向邻接一致，造成所制备的晶体中基本不存在晶界。开始长晶时籽晶接缝处存在位错，并且在晶体生长过程中热应力也会产生大量位错。由于这些位错没有晶界的阻拦并且也不会滑移到晶体外，随着长晶过程的进行，位错不断增殖，在大晶粒铸造多晶硅的顶部就产生了非常高的位错密度，严重影响了多晶硅太阳能电池的光电转换效率。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种生长低位错密度的大晶粒铸造多晶硅的方法。

一种生长大晶粒铸造多晶硅的方法，包括如下步骤：

步骤一、将多个单晶硅块作为籽晶，平铺在坩埚底部；所述多个籽晶的晶向相同；

步骤二、将多晶硅料和掺杂剂置于坩埚中；

步骤三、加热，控制温度使所述多晶硅料和所述掺杂剂完全融化，同时籽晶不完全熔化；及

步骤四、降低与籽晶接触的熔融硅液的温度，使硅液沿不完全熔化的籽晶定向凝固生长，得到与籽晶的晶向相同的大晶粒铸造多晶硅。

在优选的实施例中，步骤一中，籽晶与籽晶之间紧密地排列。

在优选的实施例中，步骤一中，籽晶为多边形。

在优选的实施例中，多边形籽晶的相邻接触晶面之间形成大于0度且小于180度的夹角。

在优选的实施例中，籽晶的厚度为0.5～6cm。

在优选的实施例中，籽晶的厚度为0.5～2cm。

在优选的实施例中，步骤三至步骤四是在真空或惰性气氛下进行。

上述生长大晶粒铸造多晶硅的方法可定向引入晶界，在大晶粒铸造多晶硅的生长过程中，位错在晶界处聚积，抑制了位错的不断增殖，降低了位错密度，提高了多晶硅太阳能电池的光电转换效率。

【附图说明】

图1为一实施方式的生长大晶粒铸造多晶硅的方法的流程图；

图2为一实施方式的在坩埚内铺设籽晶的示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1，一实施方式的生长大晶粒铸造多晶硅的方法包括如下步骤：

步骤S110、将多个单晶硅块作为籽晶，平铺在坩埚底部。

所述多个单晶硅块是从单晶硅锭或者铸造大晶粒硅锭上切下的片状或者平板状晶块。每个籽晶的晶向都是相同的，优选为<111>。每个籽晶的大小、尺寸、形状优选都是相同的。多个籽晶平铺在坩埚底部时，优选的覆盖坩埚底部面积的60％以上，且使籽晶与籽晶之间紧密地排列。另外，在铺设籽晶时，尽量将多个籽晶背向坩埚底壁的一侧处于同一平面上，以利于后期长晶。籽晶的形状优选的为多边形，例如可以为正方形，长方形或六边形。这些形状易于截取和铺排，能将它们边对边地紧密铺排在坩埚底部，同时籽晶的形状和截面尺寸与将要得到的多晶硅片的截面尺寸和形状相等或相近。当然，籽晶也可以是其他不规则的形状。优选的，多边形单晶籽晶的相邻接触晶面之间形成大于0度且小于1 80度的夹角。图2为在坩埚的底壁上铺设多个籽晶的示意图。在本实施例中，籽晶的形状为正方形，一个籽晶与其他四个籽晶相接触。每个籽晶在其与相邻籽晶的接触晶面之间形成30°角。上述生长大晶粒铸造多晶硅的方法可定向引入晶界，在籽晶的相邻晶面之间形成小角晶界、大角晶界或孪晶界，在大晶粒铸造多晶硅的生长过程中，位错在晶界处聚积，抑制了位错的不断增殖，降低了位错密度，提高了多晶硅太阳能电池的光电转换效率。

籽晶的厚度为0.5～6cm，优选为0.5～2cm。

步骤S120、将多晶硅料和掺杂剂置于坩埚中。