[发明专利]一种多晶硅锭的晶体生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电池领域，具体而言，涉及一种多晶硅锭的晶体生长方法。

背景技术

作为清洁环保的新能源，太阳能电池的应用越来越普及。传统的硅电池工艺，单位面积的发电量较低，电池效率较低，由于太阳能电池大部分安装在地面上，这样大大增加了太阳能电池板的占地面积。因此太阳能电池的电池效率的提高，有利于大大降低土地成本。

通常使用多晶铸锭炉生产用来制作太阳能电池的电池片的多晶硅锭。多晶铸锭炉生产工艺的过程包括：加热（H）、熔化（M）、生长（G）、退火（A）和冷却（C）五个阶段。其中，加热阶段的目的是对铸锭炉内部热场和硅料进行预热；熔化阶段的目的是逐渐升温，最终使硅料全部变成熔融的液态硅；生长阶段的目的是通过控制温度和缓慢提升隔热笼的方式，完成液态硅到固态硅的结晶过程；退火阶段的目的是消除多晶硅锭的内应力；冷却阶段的目的是对多晶硅锭进行降温，待温度降低到450℃，可以出炉。

现有技术中的多晶铸锭炉生产工艺，其运行过程是通过软件程序控制驱动模块来实现硬件运行的，而软件程序也称之为工艺配方，工艺配方中参数的更改只需进入模式中的参数控制界面即可手动进行更改，目前很多生产多晶硅锭的厂家只是采用了铸锭炉厂家提供的原始工艺配方，在生长阶段多晶硅锭的生长速度变化较大，导致杂质向液相中分凝不均匀，增加了晶体内的缺陷密度，最终导致多晶硅锭品质的整体下降，影响由其制作的太阳能电池整体电池效率的发挥。

发明内容

本发明提供了一种多晶硅锭的晶体生长方法，以解决多晶硅锭在生长阶段的生长速度变化较大，导致晶体内的缺陷密度增加，多晶硅锭品质整体下降，影响由其制作的太阳能电池整体电池效率发挥的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种多晶硅锭的晶体生长方法，包括加热阶段、熔化阶段、生长阶段、退火阶段和冷却阶段，其中，在生长阶段，从生长开始时至透顶完成时，将多晶铸锭的顶部中央区域温度维持在恒定值。

进一步地，上述恒定值为1390～1430℃范围内的任意一个温度值。

进一步地，上述恒定值为1420℃。

进一步地，在生长阶段，从透顶完成时至长角完成时，顶部中央区域温度的变化量≤5℃。

进一步地，在生长阶段，从生长开始时至透顶完成时，将多晶铸锭的顶部中央区域温度维持在1420℃；从透顶完成时至长角完成时，多晶铸锭的顶部中央区域温度从1420℃变化到1415℃。

进一步地，通过软件程序来控制多晶铸锭的顶部中央区域温度的变化。

应用本发明的技术方案的晶硅锭的晶体生长方法，通过多晶硅锭顶部中央区域的温度控制点来控制多晶硅锭炉的加热器的加热功率，从生长开始时至透顶完成时将TC1维持在恒定值，也就是将加热器的加热功率更稳定地控制在一个恒定值，从而能够减小多晶硅锭生长过程中竖直方向上的温度梯度，使硅锭的生长速度更加平稳，进而使硅锭内部杂质更均匀地向液相分凝，能够有效地降低硅锭的晶体内部的缺陷密度，提升多晶硅锭的整体品质，从而由多晶硅锭制作的单个电池片的电池效率以及高效电池片的整体比例均得到提升。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例1的多晶硅锭的生长速率曲线；以及

图2示出了对比例的多晶硅锭的生长速率曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明中所提到的技术术语“透顶”的含义是：多晶硅锭生长工艺采用定向固化生长，即由硅锭底部逐渐结晶，竖直向上生长。同一水平面上，由于硅锭中间部分温度较低，故先结晶，因而中间部分生长速度较快，当硅锭顶部中央区域先凝固成固体时，称为“透顶”。

本发明中所提到的技术术语“长角”的含义是：当硅锭顶部中央区域先凝固成固体后，角部还有未凝固的液相，硅锭继续由顶部中央区域逐渐向角部结晶，最终液态硅全部凝结成固态硅，称为“长角”。