一种晶体硅铸锭用籽晶及其制备方法和晶体硅及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种晶体硅铸锭用籽晶，包括籽晶本体以及包覆在籽晶本体表面的硅系化合物膜，硅系化合物膜的熔点大于或等于硅的熔点。该硅系化合物膜可保护籽晶避免被杂质污染，在该籽晶上生长出来的晶体硅位错较少，少子寿命较高。另外，该籽晶可实现多次重复使用，大大降低了铸造晶体硅的成本。本发明专利技术还提供了该晶体硅铸锭用籽晶的制备方法，包括：提供籽晶本体，通过气相沉积法在籽晶本体表面沉积硅系化合物，形成硅系化合物膜，从而得到晶体硅铸锭用籽晶，或将籽晶本体置于反应室中，在800℃‑1400℃温度下，通入可与硅反应生成硅系化合物的气体，使气体与籽晶表面的硅反应生成硅系化合物，从而在籽晶本体表面形成硅系化合物膜，得到晶体硅铸锭用籽晶。

Seed crystal for crystal silicon ingot and preparation method thereof, crystal silicon and preparation method thereof

The present invention provides a kind of seed crystal for crystal silicon ingot casting, which comprises a seed crystal body and a silicon compound film coated on the surface of the seed body. The silicon compound film can protect the seed crystal from being contaminated by impurities, and the crystal silicon dislocation which is grown on the seed crystal is less, and the number of the daughter is less. In addition, the seed crystal can be repeatedly used, thereby greatly reducing the cost of casting crystal silicon. The invention also provides the crystal silicon ingot with the method of preparing a seed which includes providing a seed ontology by vapor deposition compounds in the body surface of silicon crystal seed deposition, the formation of silicon compound film, resulting in a crystal silicon ingot with seed, or seed body is arranged in the reaction chamber in 800, C at a temperature of 1400 DEG C, pass into the gas and silicon reaction of silicon compounds, the reaction of silicon silicon compound gas and the seed surface, thereby forming a silicon compound film on the surface of the seed body, crystal silicon ingot with seed crystal.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多晶硅材料领域，尤其涉及一种晶体硅铸锭用籽晶及其制备方法和晶体硅及其制备方法。
技术介绍
目前生产铸造晶体硅(包括类单晶硅)主要是采用在坩埚底部铺垫籽晶，然后从上往下熔化硅料形成硅熔体，当硅料熔化到籽晶层位置后，降温进入长晶阶段，硅熔体在不完全熔化的籽晶层上生长出晶体硅。以G5硅锭为例，籽晶尺寸为156mm长和156mm宽，高度为30mm，按照如图1和图2的方式进行拼接，25块籽晶铺垫在内径840mm长和840mm宽的坩埚中形成籽晶层，其中，图中1代表坩埚，2代表籽晶，3代表硅原料。采用这种方法制备硅锭，容易出现如下的缺点：(1)在高温阶段，坩埚中的杂质和铸锭炉内携带杂质的气体，通过扩散进入到籽晶中，杂质扩散进入籽晶中，会引起籽晶晶格畸变。在这样的单晶籽晶表面进行生长出来的类单晶硅锭位错等缺陷多，少子寿命较低，做成电池片获得的光电转换效率低。如图3为现有技术制得的类单晶硅片光致发光(PL)检测结果图。从图中可以看出，该方法制得的类单晶硅片位错等缺陷(如图中椭圆位置处)较多；(2)现有技术经常把尾部籽晶切割后再进行重复利用，此时籽晶可能已经被杂质污染，重复利用后，籽晶会经过二次杂质污染，在这样的籽晶生长出来的类单晶硅锭位错等缺陷更多，从而导致籽晶无法二次利用，增加了籽晶的成本。因此，为了获得高质量的晶体硅，寻求一种不易被杂质污染的籽晶显得尤为重要。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种晶体硅铸锭用籽晶，该晶体硅铸锭用籽晶表面包覆有硅系化合物膜，该硅系化合物膜可以保护籽晶免受杂质的污染，利用该籽晶长晶得到的晶体硅质量较好。本专利技术还提供了一种晶体硅铸锭用籽晶的制备方法，该方法工艺简单。本专利技术提供了一种晶体硅铸锭用籽晶，包括籽晶本体以及包覆在所述籽晶本体表面的硅系化合物膜，所述硅系化合物膜的熔点大于或等于硅的熔点。其中，所述硅系化合物膜的厚度为0.1μm-100μm。其中，形成所述硅系化合物膜的硅系化合物包括氮化硅、碳化硅和二氧化硅中的至少一种。本专利技术第一方面提供的晶体硅铸锭用籽晶，籽晶的表面包覆有硅系化合物膜，该硅系化合物膜可保护籽晶避免被杂质污染，从而使籽晶保持原本纯净的状态，在该籽晶上生长出来的晶体硅位错较少，少子寿命较高，做成电池片获得的光电转换效率较高。另外，由于该籽晶表面包覆有硅系化合物膜，可被多次重复使用，大大降低了铸造晶体硅的籽晶成本。本专利技术第二方面提供了一种晶体硅铸锭用籽晶的制备方法，包括：提供籽晶本体，通过气相沉积法在所述籽晶本体表面沉积硅系化合物，形成硅系化合物膜，从而得到晶体硅铸锭用籽晶，或将所述籽晶本体置于反应室中，在800℃-1400℃温度下，通入可与硅反应生成硅系化合物的气体，使所述气体与所述籽晶本体表面的硅反应生成硅系化合物，从而在所述籽晶本体表面形成硅系化合物膜，得到晶体硅铸锭用籽晶；所述硅系化合物膜的熔点大于或等于硅的熔点。其中，所述硅系化合物膜的厚度为0.1μm-100μm。其中，形成所述硅系化合物膜的硅系化合物为氮化硅、碳化硅或二氧化硅。其中，所述可与硅反应生成硅系化合物的气体包括氮气、氧气、一氧化碳或二氧化碳。其中，所述气相沉积法包括化学气相沉积法、物理气相沉积法或等离子体气相沉积法。本专利技术第二方面提供的晶体硅铸锭用籽晶的制备方法，方法简单易操作，制得的籽晶表面包覆有一层均匀致密的硅系化合物膜，该硅系化合物膜可有效地阻挡杂质对籽晶的污染。本专利技术第三方面提供了一种晶体硅的铸锭方法，包括：提供晶体硅铸锭用籽晶，所述晶体硅铸锭用籽晶包括籽晶本体以及包覆在所述籽晶本体表面的硅系化合物膜，所述硅系化合物膜的熔点大于或等于硅的熔点；将所述晶体硅铸锭用籽晶铺设在坩埚底部，形成籽晶层；在所述籽晶层上方设置熔融状态的硅料，控制所述坩埚底部温度低于所述籽晶的熔点，使得所述籽晶层不被完全熔化；控制所述坩埚内的温度沿垂直与所述坩埚底部向上的方向逐渐上升形成温度梯度，使得所述熔融状态的硅料在所述籽晶基础上开始长晶；待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到晶体硅。本专利技术第三方面提供的晶体硅的铸锭方法，得到的晶体硅中杂质较少、位错较少，少子寿命较高，利用该晶体硅做成电池片获得的光电转换效率较高。另外，该晶体硅底部的籽晶可实现多次重复使用，大大降低了铸造晶体硅的籽晶成本。本专利技术第四方面提供了一种晶体硅，所述晶体硅为按照如上述第三方面所述的制备方法制得。本专利技术第四方面提供的晶体硅，质量较好，适用于制备光电转换效率较高的电池片。本专利技术提供的晶体硅铸锭用籽晶及其制备方法和晶体硅及其制备方法，具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的晶体硅铸锭用籽晶，所述籽晶本体的表面包覆有硅系化合物膜，该硅系化合物膜可保护籽晶避免被杂质污染，从而使籽晶保持原本纯净的状态，在该籽晶上生长出来的晶体硅位错较少，少子寿命较高，做成电池片获得的光电转换效率较高。另外，由于该籽晶表面包覆有硅系化合物膜，可实现多次重复使用，大大降低了铸造晶体硅的籽晶成本；(2)本专利技术提供的晶体硅铸锭用籽晶的制备方法，方法简单易操作；(3)本专利技术提供的晶体硅的铸锭方法，得到的晶体硅中杂质较少、位错较少，少子寿命较高，利用该晶体硅做成电池片获得的光电转换效率较高；(4)本专利技术提供的晶体硅，质量较好，适用于制备光电转换效率较高的电池片。附图说明图1为现有技术籽晶铺设侧视图；图2为现有技术籽晶铺设俯视图；图3为现有技术制得的类单晶硅片光致发光(PL)检测结果图；图4为本专利技术一实施方式中晶体硅铸锭用籽晶的结构示意图；图5为本专利技术实施例1和对比例1制得的晶体硅的硅块少子寿命检测结果图；图6为本专利技术实施例1和对比例1制得的晶体硅的硅片光致发光(PL)检测结果图。具体实施方式以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。如图4所示，图4为本专利技术一实施方式中晶体硅铸锭用籽晶的结构示意图。从图4中可以看出，本专利技术第一方面提供了一种晶体硅铸锭用籽晶，包括籽晶本体4以及包覆在籽晶本体表面的硅系化合物膜5，硅系化合物膜的熔点大于或等于硅的熔点。本专利技术在籽晶的表面包覆了硅系化合物膜，硅系化合物膜耐高温，在固液界面达到籽晶之前，硅系化合物膜始终保护在籽晶表面，避免杂质扩散进入籽晶中。当固液界面快要到达或者到达硅系化合物膜的时候，固液界面处的籽晶部分熔化，由于籽晶表面的硅系化合物膜厚度较薄，硅系化合物膜会从熔融的籽晶表面脱落进入硅熔体中，籽晶从硅系化合物膜中释放出来后，未被污染的籽晶作为硅熔体引晶的基础，而脱落后的硅系化合物膜随着铸锭的进行进入硅锭的头部，经过后续切片工艺可以被切除。另外，由于硅锭底部的未熔化的籽晶表面依然包覆有完整的硅系化合物膜，籽晶没有被杂质污染，后续可以被切割出来，作为籽晶进行二次使用。二次使用之后，可以将硅锭底部的未熔化的籽晶后续作为籽晶继续使用，因此，本专利技术提供的晶体硅铸锭用籽晶可以多次重复使用。本专利技术一实施方式中，硅系化合物膜的厚度为0.1μm-100μm。如果硅系化合物膜太薄，硅系化合物膜阻挡杂质的效果不好，如果硅系化合物膜太厚，则籽晶的制备成本较高，且会影响籽晶作为硅熔体引晶基础的应用。本专利技术一优选实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体硅铸锭用籽晶，其特征在于，包括籽晶本体以及包覆在所述籽晶本体表面的硅系化合物膜，所述硅系化合物膜的熔点大于或等于硅的熔点。

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅铸锭用籽晶，其特征在于，包括籽晶本体以及包覆在所述籽晶本体表面的硅系化合物膜，所述硅系化合物膜的熔点大于或等于硅的熔点。2.如权利要求1所述的晶体硅铸锭用籽晶，其特征在于，所述硅系化合物膜的厚度为0.1μm-100μm。3.如权利要求1所述的晶体硅铸锭用籽晶，其特征在于，形成所述硅系化合物膜的硅系化合物包括氮化硅、碳化硅和二氧化硅中的至少一种。4.一种晶体硅铸锭用籽晶的制备方法，其特征在于，包括：提供籽晶本体，通过气相沉积法在所述籽晶本体表面沉积硅系化合物，形成硅系化合物膜，从而得到晶体硅铸锭用籽晶，或将所述籽晶本体置于反应室中，在800℃-1400℃温度下，通入可与硅反应生成硅系化合物的气体，使所述气体与所述籽晶本体表面的硅反应生成硅系化合物，从而在所述籽晶本体表面形成硅系化合物膜，得到晶体硅铸锭用籽晶；所述硅系化合物膜的熔点大于或等于硅的熔点。5.如权利要求4所述的晶体硅铸锭用籽晶的制备方法，其特征在于，所述硅系化合物膜的厚度为0.1μm-100μm。6.如权利要求4所述的晶体硅铸锭用籽晶的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈红荣，徐云飞，胡动力，何亮，
申请(专利权)人：江西赛维LDK太阳能高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36