[发明专利]一种单晶硅制备方法及装置

说明书

本申请涉及光伏领域，提供一种单晶硅制备方法及装置，其中，方法包括以下步骤：（1）将多晶硅原料以及掺杂物放入石英坩埚中；（2）熔化多晶硅原料得到硅熔体；（3）将晶种浸入硅熔体中开始引晶，引晶过程中，提升水冷热屏，使得水冷热屏底部与硅熔体表面之间的距离调整至第一预设距离；（4）引晶结束后，开始放肩，使得晶体的直径逐步增大至预设宽度；（5）开始等径生长，等径生长过程中，下降水冷热屏，使得水冷热屏底部与硅熔体表面之间的距离调整至第二预设距离；（6）等径生长完成后，使得晶体的直径逐步缩小直至与硅熔体分离；（7）生长完成的晶体冷却后取出。本申请的单晶硅制备方法及装置，能够增大晶体的纵向温度梯度，提高单晶硅的生长速度。

技术领域

本申请涉及光伏电池技术领域，具体地讲，涉及一种单晶硅制备方法及装置。

背景技术

目前，太阳能电池用单晶硅主要通过直拉法制得，单晶硅生成速度受结晶界面附近晶体的纵向温度梯度影响很大，梯度越大，单晶硅生长越快。要增大结晶界面附近晶体的纵向温度梯度，就要让晶体快速散热。目前，可以在单晶炉中增加水冷热屏来使得晶体快速散热。

在晶体拉制过程中，可以通过对热场进行设计以实现变温度梯度拉晶，在保证引放成功率的前提下提高单晶等径生长过程的稳定性以及提高晶体的生长速度。然而，在现有的热场在拉晶时，水冷热屏与硅熔体表面的距离是固定不变，不能进一步增大晶体的纵向温度梯度，不利于提高单晶硅的生长速度。

发明内容

鉴于此，本申请提出一种单晶硅制备方法及装置，能够增大晶体的纵向温度梯度，提高单晶硅的生长速度。

本申请实施例提供一种单晶硅制备方法，包括以下步骤：

（1）将多晶硅原料以及掺杂物放入石英坩埚中；

（2）将石英坩埚置于单晶炉抽真空，并在保护气体作用下熔化多晶硅原料，得到硅熔体；

（3）当所述硅熔体温度稳定后，将晶种浸入所述硅熔体中开始引晶，引晶过程中，往远离所述硅熔体表面方向提升水冷热屏，使得所述水冷热屏底部与所述硅熔体表面之间的距离调整至第一预设距离；

（4）引晶结束后，开始放肩，使得晶体的直径逐步增大至预设宽度；

（5）开始等径生长，等径生长过程中，往靠近所述硅熔体表面方向下降所述水冷热屏，使得所述水冷热屏底部与所述硅熔体表面之间的距离调整至第一预设距离；

（6）等径生长完成后，进入收尾阶段，使得所述晶体的直径逐步缩小直至与所述硅熔体分离；

（7）生长完成的所述晶体冷却至室温后取出，所述晶体为单晶硅。

在一种可行的实施方式中，步骤（3）中，所述第一预设距离为25~60mm。

在一种可行的实施方式中，步骤（3）中，引晶过程中，引晶速度为240-300mm/h，引晶长度为260~300mm，晶体直径为5~8mm。

在一种可行的实施方式中，在步骤（4）中，所述晶体的第一提拉速度为50-80mm/h，使得所述晶体的直径逐步增大至230-310mm。

在一种可行的实施方式中，步骤（5）中，所述第二预设距离为10~40mm。

在一种可行的实施方式中，步骤（5）中，等径生长过程中，所述水冷热屏的下降速度为10-20mm/h；所述水冷热屏的下降总时长小于3小时；所述晶体的第二提拉速度为80-130mm/h。

在一种可行的实施方式中，所述第一预设距离与所述第二预设距离之间的高度差为15~50mm。

在一种可行的实施方式中，步骤（6）中，所述晶体的第三提拉速度为20-80 mm/h。