多晶硅锭的制备方法及多晶硅锭技术

本发明专利技术适用于光伏电池技术领域，提供了多晶硅锭的制备方法及多晶硅锭，该方法包括：在坩埚底部铺设底层硅片，并在所述底层硅片的上表面铺设N层上层硅片，所述上层硅片覆盖所述底层硅片之间的缝隙；其中N为正整数；在上层硅片的上表面铺设晶粒；在铺设晶粒后的坩埚内放入多晶硅原料，并将所述坩埚放置于铸锭炉中，将所述铸锭炉抽真空；将所述铸锭炉的温度设定为第一预设温度值，使所述多晶硅原料全部熔化成硅液；控制所述铸锭炉的温度和散热窗口开度，使所述硅液在所述晶粒的基础上结晶，生长成多晶硅锭。本发明专利技术降低硅锭中的氧杂质含量。

Preparation of polycrystalline silicon ingot and polysilicon ingot

The invention is suitable for the technical field of photovoltaic cells, and provides a preparation method of polycrystalline silicon ingot and a polycrystalline silicon ingot. The method comprises: laying a bottom silicon wafer at the bottom of a crucible, and laying a N-layer upper silicon wafer on the upper surface of the bottom silicon wafer, the upper silicon wafer covering the gap between the bottom silicon wafers, wherein N is a positive integer; The upper surface of the upper silicon wafer is coated with grains; the polycrystalline silicon raw material is placed in the crucible after the grain is laid, and the crucible is placed in the ingot furnace to vacuum the ingot furnace; the temperature of the ingot furnace is set as the first preset temperature value, so that the polycrystalline silicon raw material is melted into silicon liquid; and the ingot furnace is controlled. The temperature and the opening of the cooling window cause the silicon liquid to crystallize on the basis of the grain and grow into a polycrystalline silicon ingot. The invention reduces the content of oxygen impurities in the silicon ingot.

【技术实现步骤摘要】
多晶硅锭的制备方法及多晶硅锭
本专利技术属于光伏电池
，尤其涉及一种多晶硅锭的制备方法及多晶硅锭。
技术介绍
多晶硅锭具有位错密度低、晶界结构规则和晶粒分布均匀等优点，是制备太阳能电池的常用材料。目前，制备多晶硅锭的常用方法是在坩埚底部铺设晶粒，硅液从晶粒处开始形核长晶，但是，坩埚中的氧杂质会渗透到硅锭中，由于氧杂质聚集，导致多晶硅锭尾部氧杂质含量过高，在使用多晶硅锭尾部切割而成的硅片制备太阳能电池片时，制备的太阳能电池片的光电转换效率很低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种多晶硅锭的制备方法及多晶硅锭，以解决现有技术中制备的多晶硅锭尾部氧杂质含量高的问题。本专利技术实施例第一方面提供了一种多晶硅锭的制备方法，包括：在坩埚底部铺设底层硅片，并在所述底层硅片的上表面铺设N层上层硅片，所述上层硅片覆盖所述底层硅片之间的缝隙；其中N为正整数；在上层硅片的上表面铺设晶粒；在铺设晶粒后的坩埚内放入多晶硅原料，并将所述坩埚放置于铸锭炉中，将所述铸锭炉抽真空；将所述铸锭炉的温度设定为第一预设温度值，使所述多晶硅原料全部熔化成硅液；控制所述铸锭炉的温度和散热窗口开度，使所述硅液在所述晶粒的基础上结晶，生长成多晶硅锭。可选的，N小于或等于9。可选的，所述控制所述铸锭炉的温度和散热窗口开度，包括：将所述铸锭炉的温度设定为第二预设温度值，并在第一预设时间段内，将所述铸锭炉的散热窗口的开度从0打开至第一预设开度值，在第二预设时间段内，将所述铸锭炉的散热窗口开度从第一预设开度值打开至第二预设开度值；将所述铸锭炉的温度设定为第三预设温度值，并在第三预设时间段内，将所述铸锭炉的散射窗口开度从第二预设开度值打开至第三预设开度值；其中；所述第一预设温度值大于所述第二预设温度值，所述第二预设温度值大于所述第三预设温度值；所述第一预设开度值大于所述第二预设开度值，所述第二预设开度值大于所述第三预设开度值。进一步的，所述第一预设时间段为8至12分钟，所述第二预设时间段为3至7分钟。进一步的，所述第一预设开度值为28度至32度；所述第二预设开度值为38度至42度；所述第三预设开度值为43度至47度。进一步的，所述第一预设温度值为1520摄氏度至1540摄氏度；所述第二预设温度值为1404摄氏度至1408摄氏度；所述第三预设温度值为1390摄氏度至1410摄氏度。可选的，还包括：在坩埚内表面涂覆保护层，所述保护层的材质包括氮化硅、纯水和硅溶胶。本专利技术实施例第二方面提供了一种多晶硅锭，如本专利技术实施例第一方面所述的多晶硅锭的制备方法制得。本专利技术实施例第三方面提供了一种硅片，通过切割如本专利技术实施例第二方面所述的多晶硅锭制得。本专利技术实施例第四方面提供了一种太阳能电池片，根据如本专利技术实施例第三方面所述的硅片制得。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例通过在坩埚底部铺设底层硅片，并在底层硅片上表面铺设N层上层硅片，使上层硅片覆盖底层硅片之间的缝隙，在制备多晶硅锭时，铺设的底层硅片和N层上层硅片作为多晶硅锭与坩埚之间的隔离层，防止坩埚中的氧杂质通过晶粒之间的缝隙进入多晶硅锭内部，从而降低多晶硅锭尾部的氧杂质含量，提高太阳能电池片的效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，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地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的多晶硅锭的制备方法的实现流程示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。实施例一请参考图1，多晶硅锭的制备方法包括：步骤S101，在坩埚底部铺设底层硅片，并在所述底层硅片的上表面铺设N层上层硅片，所述上层硅片覆盖所述底层硅片之间的缝隙；其中N为正整数。在本专利技术实施例中，坩埚为石英坩埚，主要材质为二氧化硅。在坩埚底部铺设多层底层硅片，底层硅片铺满坩埚，再在底层硅片上表面铺设一层或多层上层硅片，并使上层硅片覆盖底层硅片之间的缝隙，防止坩埚中的氧杂质通过底层硅片之间的缝隙渗透进入多晶硅锭。在上层硅片为一层时，上层硅片完全覆盖底层硅片之间的缝隙，在上层硅片为多层时，所有上层硅片的组合覆盖住底层硅片的缝隙即可。底层硅片和N层上层硅片作为坩埚和多晶硅锭之间的隔离层。优选的，N小于或等于9，上层硅片大于9层时，会降低多晶硅锭的出材率。可选的，步骤S101之前，还包括：在坩埚内表面涂覆保护层，所述保护层的材质包括氮化硅、纯水和硅溶胶。在本专利技术实施例中，保护层能够进一步起到隔离作用。保护层中氮化硅、纯水和硅溶胶的比为1:1.5:0.1至1:4:0.5。将氮化硅、纯水和硅溶胶充分混合，溶液混合均匀后通过喷涂法将该混合溶液喷涂到坩埚内底面和侧壁上，其中，喷涂法包括但不限于滚刷法、高压喷枪喷涂法或手工涂刷法。硅溶胶作为氮化硅粘接剂，能够提高氮化硅粘接强度。硅溶胶的质量份数不易过多也不易过少，若硅溶胶太多，混合溶液黏度大，不易喷涂，使用喷枪喷涂时，容易造成喷枪堵枪，若硅溶胶太少，混合溶液黏度太小，导致硅溶胶起不到粘接作用。若纯水太多，喷涂的次数会增加，喷涂时间长，且引晶层疏松，致密性差，若纯水太少，混合溶液粘稠，不易喷涂，使用喷枪喷涂时，容易造成喷枪堵枪。步骤S102，在上层硅片的上表面铺设晶粒。在本专利技术实施例中，在坩埚底部铺设硅片后，在最上层硅片的上表面铺设晶粒作为籽晶。晶粒包括但不限于碎硅料、碎硅片和碎硅渣。籽晶的高度为25毫米至30毫米。步骤S103，在铺设晶粒后的坩埚内放入多晶硅原料，并将所述坩埚放置于铸锭炉中，将所述铸锭炉抽真空。在本专利技术实施例中，按照常规的装料方法，在坩埚中装入多晶硅原料，并将坩埚放置于铸锭炉中，将铸锭炉抽真空。步骤S104，将所述铸锭炉的温度设定为第一预设温度值，使所述多晶硅原料全部熔化成硅液。在本专利技术实施例中，升高铸锭炉的温度至第一预设温度值，使多晶硅原料全部熔化成硅液，第一预设温度值为1520摄氏度至1540摄氏度。例如，在10小时内，将铸锭炉的温度设定为1530摄氏度，同时，散热窗口开度设为0，使硅料全部熔化成硅液。步骤S105，控制所述铸锭炉的温度和散热窗口开度，使所述硅液在所述晶粒的基础上结晶，生长成多晶硅锭。在本专利技术实施例中，散热窗口开度代表铸锭炉散热量的大小，通过控制铸锭炉的温度和散热窗口开度，控制结晶工艺过程，在结晶工艺过程中，晶粒作为籽晶，硅液在晶粒的基础上开始长晶，生长成多晶硅锭。进一步的，所述控制所述铸锭炉的温度和散热窗口开度，包括：将所述铸锭炉的温度设定为第二预设温度值，并在第一预设时间段内，将所述铸锭炉的散热窗口的开度从0打开至第一预设开度值，在第二预设时间段内，将所述铸锭炉的散热窗口开度从第一预设开度值打开至第二预设开度值；将所述铸锭炉的温度设定为第三预设温度值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多晶硅锭的制备方法，其特征在于，包括：在坩埚底部铺设底层硅片，并在所述底层硅片的上表面铺设N层上层硅片，所述上层硅片覆盖所述底层硅片之间的缝隙；其中N为正整数；在上层硅片的上表面铺设晶粒；在铺设晶粒后的坩埚内放入多晶硅原料，并将所述坩埚放置于铸锭炉中，将所述铸锭炉抽真空；将所述铸锭炉的温度设定为第一预设温度值，使所述多晶硅原料全部熔化成硅液；控制所述铸锭炉的温度和散热窗口开度，使所述硅液在所述晶粒的基础上结晶，生长成多晶硅锭。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅锭的制备方法，其特征在于，包括：在坩埚底部铺设底层硅片，并在所述底层硅片的上表面铺设N层上层硅片，所述上层硅片覆盖所述底层硅片之间的缝隙；其中N为正整数；在上层硅片的上表面铺设晶粒；在铺设晶粒后的坩埚内放入多晶硅原料，并将所述坩埚放置于铸锭炉中，将所述铸锭炉抽真空；将所述铸锭炉的温度设定为第一预设温度值，使所述多晶硅原料全部熔化成硅液；控制所述铸锭炉的温度和散热窗口开度，使所述硅液在所述晶粒的基础上结晶，生长成多晶硅锭。2.如权利要求1所述的多晶硅锭的制备方法，其特征在于，N小于或等于9。3.如权利要求1所述的多晶硅锭的制备方法，其特征在于，所述控制所述铸锭炉的温度和散热窗口开度，包括：将所述铸锭炉的温度设定为第二预设温度值，并在第一预设时间段内，将所述铸锭炉的散热窗口的开度从0打开至第一预设开度值，在第二预设时间段内，将所述铸锭炉的散热窗口开度从第一预设开度值打开至第二预设开度值；将所述铸锭炉的温度设定为第三预设温度值，并在第三预设时间段内，将所述铸锭炉的散热窗口开度从第二预设开度值打开至第三预设开度值；其中；所述第一预设温度值大于所述第二预设温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张任远，夏新中，陈志军，潘明翠，刘磊，张莉沫，王丙宽，孟庆超，
申请(专利权)人：英利能源中国有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13