[发明专利]晶体硅锭的制备方法

说明书

本发明涉及一种晶体硅锭的制备方法，包括：在坩埚的底部中央铺设单晶籽晶，形成单晶籽晶层；在单晶籽晶层的四周分别依次铺设多个籽晶条，籽晶条与籽晶及相邻籽晶条之间相互接触的侧面晶向均不相同；在籽晶条与坩埚的侧壁之间的区域铺设多晶籽晶，形成多晶籽晶层；在单晶籽晶层、籽晶条及多晶籽晶层上设置硅料，加热熔化，控制坩埚内的温度，使单晶籽晶层、籽晶条及多晶籽晶层不完全熔化；形成由下向上逐步升高的温度梯度，使硅液在中心区域沿单晶籽晶的晶向定向凝固，边缘区域在多晶籽晶层形核生长，得到中间为单晶边缘为多晶的晶体硅锭。边缘区域多晶的生长被相邻的籽晶条所阻挡，阻隔了多晶向中心区域生长，增加了单晶面积，改善了边锭位错。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏材料制备领域，具体涉及一种晶体硅锭的制备方法。

背景技术

铸造单晶硅继承了直拉单晶硅和铸造多晶硅的优点，克服了两种方式各自的缺点，受到了越来越多的关注。

铸造单晶硅中，需要于坩埚的底部铺设一定量的单晶籽晶，在单晶籽晶上方铺设硅料，硅料加热熔化的过程中，控制籽晶不完全熔化，使得晶体在不完全熔化的单晶籽晶上成长为铸造单晶。然而，晶体生长过程中，由于靠近坩埚的侧壁边缘温度较低，即在冷壁效应下，硅溶液在坩埚侧壁冷却结晶，生长为多晶，随着硅锭的生长，多晶也沿着坩埚侧壁向上，由于固液界面温度差异，多晶也向硅液中心区域生长，结果导致单晶面积降低，且随之产生的位错密度较高。

发明内容

基于此，有必要针对铸造单晶侧壁容易生长多晶的问题，提出一种晶体硅锭的制备方法。

一种晶体硅锭的制备方法，包括以下步骤：

在坩埚的底部中央铺设单晶籽晶，形成单晶籽晶层；

在所述单晶籽晶层的四周沿远离所述单晶籽晶层的方向分别依次铺设多个籽晶条，所述籽晶条与籽晶及相邻籽晶条之间相互接触的侧面晶向均不相同；

在所述籽晶条与所述坩埚侧壁之间的区域铺设多晶籽晶，形成多晶籽晶层；

在所述单晶籽晶层、籽晶条及多晶籽晶层上设置硅料，加热熔化，控制所述坩埚内的温度，使所述单晶籽晶层、籽晶条及多晶籽晶层不完全熔化；

控制所述坩埚内的温度，沿垂直于坩埚底部的方向形成由下向上逐步升高的温度梯度，使熔化的硅液在中心区域沿所述单晶籽晶的晶向定向凝固，边缘区域在多晶籽晶层形核生长，得到中间为单晶边缘为多晶的晶体硅锭。

通过上述晶体硅的制备方法制得的晶体硅锭，中间为单晶，边缘为多晶，提高了边缘硅片的转换效率，克服了铸造单晶硅边缘硅片效率偏低的问题。在铸造单晶的过程中，边缘区域多晶的生长被相邻的籽晶条所阻挡，所以阻隔了多晶向中心区域生长，增加了单晶面积，改善了边锭位错，提高了单炉单晶的产量。

在其中一个实施例中，所述籽晶条的长度与所述单晶籽晶的长度相同。

在其中一个实施例中，所述籽晶条为长方体，宽度为3mm～25mm，所述单晶籽晶层每一侧的籽晶条在远离所述单晶籽晶层的方向设置2层以上。

在其中一个实施例中，所述相邻籽晶条相互接触的侧面晶向形成3～90度的夹角。

在其中一个实施例中，所述夹角为30度。

在其中一个实施例中，所述单晶籽晶层的高度为5mm～30mm。

在其中一个实施例中，所述在所述籽晶条与所述坩埚的侧壁之间的区域铺设多晶籽晶，所述多晶籽晶包含小颗粒的硅原料、硅粉或者多晶硅块。

在其中一个实施例中，所述单晶籽晶的截面形状为矩形。

在其中一个实施例中，所述单晶籽晶的截垂直晶向为<100>。