[发明专利]一种改善多晶硅铸锭底部晶花的结晶方法

说明书

本发明涉及太阳能多晶硅铸锭技术领域内一种改善多晶硅铸锭底部晶花的结晶方法，包括如下步骤：第一步，将多晶硅铸锭的原料置于多晶铸锭炉的坩埚内，关闭炉体，启动多晶铸锭炉升温使固态原料在完全熔融为液态；第二步，逐步打开坩埚外周隔热笼的开度，使熔融液从坩埚底部开始逐步长晶，当长晶高度为3‑6mm，隔热笼的开度为10±0.5cm时，将隔热笼的开度减小至4.5—5.5cm，降低长晶速度以形成一层细小的微晶层，0.5小时后继续逐步上升打开隔热笼使隔热笼的开度逐渐变大，长晶高度逐渐升高直至长晶结束；所述隔热笼开度指隔热笼向上提，与底板之间打开的距离，长晶开始前隔热笼开度为0；第三步，长晶结束后进行炉内退火及冷却直至出炉。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造技术领域中的多晶硅铸锭生产技术，特别涉及一种改善多晶硅铸锭底部晶花的结晶方法。

背景技术

现有全熔铸锭工艺晶锭底部晶花的形核主要是通过坩埚底部黑硅的同质形核来产生小而均匀的晶花，在工艺稳定的情况下，晶花的均匀性及大小主要由坩埚底部的黑硅粒径及密度来决定，所以晶锭底部晶花的大小及均匀性难以保证，从而产生高密度位错而影响电池的转换效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善多晶硅铸锭底部晶花的结晶方法，旨在通过控制长晶初期阶段的长晶工艺来调整底部晶花的均匀性，以便于进一步减小和细化中上部的晶花大小，减少晶体高位错密度的产生，提高转电池换效率。

本发明的目的是这样实现的：一种改善多晶硅铸锭底部晶花的结晶方法，包括如下步骤：

第一步，将多晶硅铸锭的原料置于多晶铸锭炉的坩埚内，关闭炉体，启动多晶铸锭炉,使坩埚内的固态原料升温并完全熔融为液态；

第二步，逐步打开坩埚外周隔热笼的开度，使熔融液从坩埚底部开始逐步长晶，当长晶高度为3-6mm，隔热笼的开度为10±0.5cm时，将隔热笼的开度减小至4.5—5.5cm，降低长晶速度为下步的快速长晶做准备，0.5小时后快速上升隔热笼，进行快速长晶以形成一层具有细小晶花的微晶层，然后在此微晶层的基础上继续逐渐增大隔热笼的开度继续长晶直至长晶结束； 所述隔热笼开度指隔热笼向上提，与底板之间打开的距离，长晶开始前隔热笼开度为0；

第三步，长晶结束后对晶锭进行炉内退火及冷却直至出炉。

本发明的多晶硅铸锭的结晶方法中，改变现有技术中逐步单方向升高隔热笼的开度并控制炉内温度和长晶高度的方法，本发明的方法中，在长晶初期，隔热笼的开度升至10±0.5cm，长晶高度为3-6mm时，将隔热笼的开度反向降低，以降低长晶速度，然后再快速上升隔热笼以形成一个快速长晶过程，使底部的晶花形成一个较大的过冷，形成一层细小的微晶层，保证微晶层上的晶花及在此晶花基础上长晶的晶花小而均匀。通过本发明的结晶方法，可以细化并均匀结晶初期底部晶花的大小，以减小在些基础上进一步长晶后晶体的高位错密度，提高多晶硅电池的转换效率。

作为本发明的进一步优选，第二步中，长晶过程具体按下表的参数进行各长晶步骤的控制，其中隔热笼开度的设置值指每步长晶结束后隔热笼匀速运行达到的开度：

为进一步方便控制本发明的长晶过程，第一步中，多晶硅铸锭的原料投料量为850Kg，长晶后的晶锭的理论高度为365mm。

为进一步控制长晶工艺，第一步中，多晶硅原料熔化时的温度为：1560℃,炉内压力为600 mbar。

为进一步控制长晶工艺，第二步中，长晶时向炉内通入氩气，使各长晶步骤中炉内正力为600 mbar。

具体实施方式

下面以一具体实施例详细说明本发明的改善多晶硅铸锭底部晶花的结晶方法。