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1、(10)申请公布号 CN 102653881 A (43)申请公布日 2012.09.05 CN 102653881 A *CN102653881A* (21)申请号 201210118729.X (22)申请日 2012.04.20 C30B 11/00(2006.01) C30B 28/06(2006.01) C30B 29/06(2006.01) (71)申请人 镇江环太硅科技有限公司 地址 212211 江苏省镇江市扬中市油坊镇环 太工业园区 (72)发明人 司荣进 袁志钟 王禄堡 (74)专利代理机构 上海海颂知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 31258 代理人 季萍 (54)。
2、 发明名称 一种铸造大晶粒硅锭的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种利用定向凝固生长法铸造 大晶粒硅锭的方法， 主要包含以下步骤 ： (1) 将按 一定晶向切割的单晶硅板块作为籽晶铺在石英坩 埚的底层 ； (2) 在籽晶上面装填适量的多晶硅硅 料和掺杂元素 ； (3) 将装有上述原料的坩埚投入 多晶炉中， 抽真空并加热， 使上部的硅料熔化。熔 化后期单晶板块开始熔化时， 通过调整隔热笼升 起高度， 控制坩埚底部的温度， 使籽晶部分熔化 ； (4) 进入长晶程序， 通过控制加热器的功率和提 升隔热笼， 形成垂直的温度梯度， 使硅晶体沿着未 完全熔化的单晶硅板块的方向生长， 经过退火和 冷却工序。
3、得到大晶粒的多晶硅晶锭。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种铸造大晶粒硅锭的方法， 其特征在于， 主要包含以下步骤 ： (1) 将按 100 晶向切割的单晶硅板块作为籽晶铺设在石英坩埚的底层 ； (2) 在籽晶上面装填多晶硅料和掺杂元素 ； (3) 将装有所述原料的坩埚投入多晶炉中， 抽真空加热， 使籽晶上部的多晶硅料熔化， 到多晶硅料熔化后期单晶硅板块开始熔化时， 通过控制坩埚底部的温度， 使籽晶部分熔化。 (4) 进。
4、入长晶程序， 控制加热器的功率， 从坩埚底部形成垂直的温度梯度， 使硅晶体沿 着未完全熔化的单晶硅板块的方向生长 ； (5) 长晶完成后， 再经过退火和冷却工序得到大晶粒硅锭。 2. 根据权利要求 1 所述的铸造大晶粒硅锭的方法， 其特征在于 ： 步骤 (1) 所述单晶硅 板块垂直于坩埚底部平面的晶向为 100。 3. 根据权利要求 1 所述的铸造大晶粒硅锭的方法， 其特征在于 ： 步骤 (2) 所述的掺杂 元素为硼或磷。 4. 根据权利要求 1 所述的铸造大晶粒硅锭的方法， 其特征在于 ： 步骤 (3) 中在加热和 熔化的初期工序中， 控制加热器的温度为 1420-1550， 在熔化中后期控。
5、制坩埚底部的温度 为 1000-1400， 使得籽晶部分熔化。 5. 根据权利要求 1 所述的铸造大晶粒硅锭的方法， 其特征在于 ： 步骤 (4) 中所述的长 晶过程， 是将加热器的温度控制在 1420-1500， 同时打开坩埚底部隔热笼的保温层， 让坩 埚底部散热， 坩埚底部形成温度梯度实现定向凝固， 待界面生长稳定后进行分段降温， 使晶 体沿着未完全熔化的单晶硅板块的方向稳定生长。 权 利 要 求 书 CN 102653881 A 2 1/2 页 3 一种铸造大晶粒硅锭的方法 技术领域 0001 本发明属于太阳能电池硅片制造领域， 具体涉及一种铸造大晶粒硅锭的方法。 背景技术 0002 多。
6、晶硅由于本身存在大量的晶界， 影响着电池的光电转换率， 而单晶硅由于内部 的晶体结构比较完整， 缺陷少， 电池的光电转换率高， 但是生产成本较高。 发明内容 0003 本发明要解决的技术问题是提供一种铸造大晶粒硅锭的方法， 该方法利用原有低 成本和产量高的多晶硅铸造技术， 生产出类似单晶的大晶粒硅锭， 减少晶界数量， 提高硅片 的光电转换效率。 0004 为解决上述技术问题， 本发明铸造大晶粒硅锭的方法通过以下步骤予以实现 ： 0005 (1) 将按 100 晶向切割的单晶硅板块作为籽晶铺设在石英坩埚的底层 ； 0006 (2) 在籽晶上面装填多晶硅料和掺杂元素 ； 0007 (3) 将装有所。
7、述原料的坩埚投入多晶炉中， 抽真空加热， 使籽晶上部的多晶硅料熔 化， 到多晶硅料熔化后期单晶硅板块开始熔化时， 通过控制坩埚底部的温度， 使籽晶部分熔 化。 0008 (4) 进入长晶程序， 控制加热器的功率， 从坩埚底部形成垂直的温度梯度， 使硅晶 体沿着未完全熔化的单晶硅板块的方向生长 ； 0009 (5) 长晶完成后， 再经过退火和冷却工序得到大晶粒硅锭。 0010 在上述步骤中 ： 0011 步骤 (1) 所述单晶硅板块垂直于坩埚底部平面的晶向为 100。 0012 步骤 (2) 所述的掺杂元素为硼或磷。 0013 步骤 (3) 中在加热和熔化的初期工序中， 控制加热器的温度为 14。
8、20-1550， 在熔 化中后期控制坩埚底部的温度为 1000-1400， 使得籽晶部分熔化。 0014 步骤 (4) 中所述的长晶过程， 是将加热器的温度控制在 1420-1500， 同时打开坩 埚底部隔热笼的保温层， 让坩埚底部散热， 坩埚底部形成温度梯度实现定向凝固， 待界面生 长稳定后进行分段降温， 使晶体沿着未完全熔化的单晶硅板块的方向稳定生长。 附图说明 0015 图 1 是本发明硅料加热阶段示意图 ； 0016 图 2 是本发明硅料熔化阶段示意图。 具体实施方式 0017 将直拉法得到的 (100) 晶向的单晶棒， 按照一定切割方向， 制成单晶硅板块作为 籽晶。单晶硅板块的形状可。
9、以是长 720mm-800mm， 宽为 125mm-200mm， 厚度为 10mmmm-30mm 说 明 书 CN 102653881 A 3 2/2 页 4 的长板状。 0018 如图 1 和图 2 所示， 选择标准尺寸的石英坩埚 2， 选取 5 块上述单晶硅板块 5 平整 的放在坩埚底部， 根据目标电阻率 1-3 欧姆 / 厘米的要求加入适量的掺杂元素硼或磷等元 素， 在单晶板块 5 上方装填多晶硅料 4 ； 将装有所述原料的坩埚 2 投入多晶炉 6 中， 抽真空 加热， 控制加热器 3 的温度为 1420-1550， 使籽晶上部的多晶硅料熔化， 到多晶硅料熔化 后期单晶硅板块开始熔化时，。
10、 保持坩埚底部的温度为 1000-1400， 使得籽晶部分熔化。在 长晶阶段， 将加热器的温度控制在1420-1500， 同时打开隔热笼1底部保温层7， 让坩埚底 部散热， 形成温度梯度实现定向凝固， 待界面生长稳定后进行分段降温， 使晶体沿着未完全 熔化的单晶硅板块的方向稳定生长。 经过后续的退火和冷却工序最终得到大晶粒的多晶硅 锭。 0019 以上实施例的描述较为具体、 详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的 限制， 应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还 可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护范围。 说 明 书 CN 102653881 A 4 1/2 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 102653881 A 5 2/2 页 6 图 2 说 明 书 附 图 CN 102653881 A 6 。