一种硅铸锭的方法技术

本发明专利技术公开了一种硅铸锭的方法，在硅料中加入掺杂元素的掺杂剂，并在单晶炉的坩埚内将所述硅料加热至熔融态，停止加热，冷却所述硅料，使得硅料在2h内凝固，获得含有掺杂元素的硅锭。本发明专利技术采用的硅铸锭方法，由于硅料在较短的时间内即凝固，避免了掺杂元素在硅料中的分凝，保证了硅锭电阻率的均匀性，相对于现有技术，无需对熔融态的硅料进行拉制以获得硅锭，操作过程更加简单，且生产成本低，生产获得的硅锭具有均匀的电阻率，且通过所述硅锭制备的太阳能电池具有较好的工作性能。

A method of silicon ingot

The invention discloses a method for silicon ingot, adding dopant doping element in silicon, and the crucible of crystal furnace in the silicon material is heated to a molten state, stop heating, cooling the silicon material, silicon material makes the solidification in 2H, obtain the silicon ingot containing doped elements. Silicon ingot method provided by the invention, because in a short period of time that solidification of silicon material, avoid the coagulation of doping elements in silicon material, ensure the uniformity of the resistivity of silicon ingot, compared with the prior art, without the need of a molten silicon material is drawn to obtain ingot, operation process more simple and low production cost, the production of silicon ingot with uniform resistivity, solar cell and the silicon ingot prepared has good work performance.

【技术实现步骤摘要】
一种硅铸锭的方法
本专利技术涉及半导体制备领域，特别是涉及一种硅铸锭的方法。
技术介绍
光伏行业中，所谓的母合金就是杂质元素和硅的合金，主要就是对硅料进行掺杂，用来改变硅熔体中施主杂质或受主杂质的浓度，使其生长出来的单晶或多晶电阻率达到既定要求。目前常用的制备母合金硅锭的方法主要是采用单晶炉拉制硅锭一次成晶。采用该制备方法生产制造硅锭，操作复杂，实现难度大，生产成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种硅铸锭的方法，解决了制备含有掺杂元素的硅锭过程中，操作工艺复杂，生产成本高的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种硅铸锭的方法，包括：在硅料中加入掺杂元素的掺杂剂，并将所述硅料装入单晶炉的坩埚内；通过所述单晶炉对所述硅料进行加热；当所述硅料完全熔化后，停止加热，在2h内使得熔融态的硅料凝固，获得含有掺杂元素的硅锭。其中，所述通过所述单晶炉对所述硅料进行加热包括：在氩气的气体氛围中对所述硅料进行加热，在加热过程中，所述氩气的流量为第一流量值；所述冷却所述硅料包括：将单晶炉内氩气的流量的由第一流量值增大到第二流量值。其中，所述第一流量值为25-35slm，所述第二流量值为45-55slm。其中，所述通过所述单晶炉对所述硅料进行加热包括：设定所述单晶炉的加热器的加热功率为90-95KW，对所述硅料仅以一段时间的加热，使得所述硅料完全熔化为熔融态。其中，所述当所述硅料完全熔化后，停止加热包括：将所述单晶炉的加热功率由当前加热功率值分段降至0KW；调整坩埚的埚位，使得熔融态的所述硅料由坩埚底部向上逐渐凝固。其中，在获得含有掺元素的硅锭之后，还包括：将冷却后的所述硅锭与坩埚中分离，对所述硅锭的外表面进行打磨或喷砂，再对所述硅锭进行清洗和烘干。其中，所述对所述硅锭进行清洗包括：将所述硅锭用氢氟酸浸泡后，再用混合酸清洗，其中所述混合酸为HF和HNO3的混合溶液，HF和HNO3的浓度比为1：(8～10)。其中，在对所述母合金进行清洗和烘干之后，还包括：将所述硅锭分割为小于30*30mm的硅锭块。其中，所述将硅料中加入掺杂元素的掺杂剂包括：选择含有掺杂元素的硅原料，其中所述硅原料中掺杂元素浓度不小于预设浓度值且不大于硅锭中掺杂元素浓度值，且所述硅原料中金属元素浓度的总和不高于1000ppmv；根据目标电阻率向所述硅原料中加入掺杂元素的掺杂剂，获得掺杂有掺杂剂的所述硅料。其中，所述掺杂元素为硼元素或磷元素。本专利技术所提供的一种硅铸锭的方法，通过将含有掺杂元素的掺杂剂加入到硅料中，并将硅料加热融化后，停止加热，使硅料在2h内冷却凝固，由于硅料的凝固点温度较高，停止加热后通过热传递，硅料能够在较短时间内快速冷却凝固，从而导致硅料中的掺杂元素还未发生分凝，硅料就已经全部冷却凝固为固体，从而获得掺杂元素大体均匀分布的硅锭，由于掺杂元素在硅锭中具有较好的均匀性，因此获得硅锭的电阻率也就相对较为均匀。本专利技术提供的制备方法，不仅操作工艺简单生产成本低，且制备的硅锭的电阻率也相对较为均匀，使得通过所述硅锭制备的太阳能电池具有较好的工作性能，有利于太阳能电池应用的推广。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种硅铸锭方法的流程图；图2为本专利技术实施例中坩埚和加热器相对位置的剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例中对固定电阻率检测的检测点分布示意图；附图中，1为加热器、2为坩埚、3为硅料、4为液面、5为硅锭、6为检测点。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种硅铸锭的方法，整个制备过程操作简单，生产成本低，且获得硅锭的电阻率均匀性好。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1，图1为本专利技术实施例提供的一种硅铸锭方法的流程图，该方法可以包括：步骤S101：在硅料中加入掺杂元素的掺杂剂，并将所述硅料装入单晶炉的坩埚内。步骤S102：通过所述单晶炉对所述硅料进行加热。步骤S103：当所述硅料完全熔化后，停止加热，在2h内使得熔融态的硅料凝固，获得含有掺杂元素的硅锭。在目前常规的制备硅锭的过程中，一般是将硅料加热融化后，对硅料拉制成单晶棒从而得到硅锭，整个拉制过程中，需要对硅料持续加热，避免拉制单晶棒持续的时间较长，剩余的硅料发生凝固，另外，在拉制单晶棒的过程中，也存在很严格的工艺要求，否则很容易导致单晶棒不合要求，另外由于掺杂元素在硅料中会发生分凝，生产的单晶棒的头部和尾部掺杂元素的浓度也是不相同的。本专利技术中，在将硅料加热到熔融状态之后，停止加热，快速冷却，并在2h内将硅料凝固得到硅锭，由于硅料由熔融态到凝固态的过程持续时间相对较短，硅料中的掺杂元素还未发生分凝，硅料即完全凝固，因此，获得的硅锭中掺杂元素的浓度相对而言也是比较均匀的，且本专利技术相对于现有技术而言，无需进行单晶棒的拉制，这在很大程度上简化了整个硅铸锭的操作过程，同时还在极大程度上降低了生产成本。另外，需要说明的是，由于硅料的凝固点温度较高，大概在1400摄氏度左右，硅料通过热传递能够在2h时之内凝固成硅锭，在硅料凝固后，单晶炉中的温度还是远远高于室温，需要再持续冷却2-3h，使单晶炉中的温度冷却至接近常温状态，才能够拆炉，获得硅锭。基于上述实施例，为了加速硅料的凝固过程，本专利技术的另一具体实施例中可以包括：在对单晶炉中的硅料加热时，在氩气的气体氛围中对所述硅料进行加热，在加热过程中，所述氩气的流量为第一流量值；在冷却所述硅料时，将单晶炉内氩气的流量的由第一流量值增大到第二流量值。为了加快硅料冷却凝固的速度，可以在冷却硅料时，加大通入氩气的流量值，通过氩气和硅料之间的热传递吸收硅料的热量，加快硅料的冷却，通入的氩气流量值可以是由原来的第一流量值直接增大到第二流量值，也可以是由第一流量值逐渐增大到第二流量值，但是第一种方式对硅料快速冷却凝固的效果更好。在实际操作过程中，由于氩气是从单晶炉中由上向下通入的，所以在坩埚中，氩气能够更多的吸收坩埚中硅料上表面的热量，如果氩气通入的流速过快，大量吸收硅料上表面的热量，可能会导致坩埚中上面一部分的硅料已经凝固，而位于坩埚底部的硅料却未凝固，从而导致坩埚底部硅料的热量无法通过上面一部分的硅料快速散热出去，一旦坩埚底部硅料凝固，极其容易撑破坩埚底部，导致坩埚发生爆裂，从而造成严重的事故，因此在冷却硅料时，通入的氩气的流量就需要适量。为此，本专利技术中可以进一步改进，包括：所述第一流量值为25-35slm，所述第二流量值为45-55slm。具体的第一流量值可以是25slm、27slm、30slm、33slm、35slm等，第二流量值可以为45slm、47slm、50slm、53slm、55slm等。基于上述实施例，本专利技术的另一具体实施例中，可以包括：设定所述单晶炉的加热器的加热功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅铸锭的方法，其特征在于，包括：在硅料中加入掺杂元素的掺杂剂，并将所述硅料装入单晶炉的坩埚内；通过所述单晶炉对所述硅料进行加热；当所述硅料完全熔化后，停止加热，在2h内使得熔融态的硅料凝固，获得含有掺杂元素的硅锭。

【技术特征摘要】
1.一种硅铸锭的方法，其特征在于，包括：在硅料中加入掺杂元素的掺杂剂，并将所述硅料装入单晶炉的坩埚内；通过所述单晶炉对所述硅料进行加热；当所述硅料完全熔化后，停止加热，在2h内使得熔融态的硅料凝固，获得含有掺杂元素的硅锭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述单晶炉对所述硅料进行加热包括：在氩气的气体氛围中对所述硅料进行加热，在加热过程中，所述氩气的流量为第一流量值；所述冷却所述硅料包括：将单晶炉内氩气的流量的由第一流量值增大到第二流量值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一流量值为25-35slm，所述第二流量值为45-55slm。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过所述单晶炉对所述硅料进行加热包括：设定所述单晶炉的加热器的加热功率为90-95KW，对所述硅料仅以一段时间的加热，使得所述硅料完全熔化为熔融态。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当所述硅料完全熔化后，停止加热包括：将所述单晶炉的加热功率由当前加热功率值分段降至0KW；调整坩埚的埚位，使得熔融态...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭瑶，邱建峰，王义斌，周慧敏，徐志群，
申请(专利权)人：晶科能源有限公司，浙江晶科能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36