一种铸造单晶硅的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铸造单晶硅的制备方法，该制备方法包括以下步骤：在石英坩埚底部中心放置一块单晶硅籽晶，装入硅原料和母合金；对石英坩埚进行加热，使硅原料和母合金完全熔化，单晶硅籽晶部分熔化，进入长晶阶段；控制硅熔体的横向温度梯度和纵向温度梯度，使晶体从单晶硅籽晶和硅熔体的接触面向四周及向上生长，得到铸造单晶硅锭。本发明专利技术制备方法具有工艺简单、易操作、成本低廉、单晶硅籽晶用量小、单晶率高、位错率低等优点，适合于大规模制备，利用工业化生产，有着很好的应用价值和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种铸造单晶硅的制备方法
本专利技术属于太阳能电池用晶体硅制备领域，涉及一种铸造单晶硅的制备方法。
技术介绍
在太阳能光伏领域，普遍采用定向凝固的方法生产多晶硅铸锭，随着铸锭技术的发展和光伏市场需求的变化，采用定向凝固的方法生产铸造单晶硅已经成为新一代的技术。铸造单晶硅结合了多晶硅铸锭和直拉单晶硅的优点，具有低成本、高效率的优势。常规铸造单晶硅的制备方法是在坩埚底部铺设多块（100）晶面的单晶硅块籽晶，通过控制熔化过程使籽晶部分熔化，进而以未熔化的籽晶为基体，生长出铸造单晶硅锭。然而，常规铸造单晶硅的制备技术存在的主要问题有：（1）单晶硅籽晶是从直拉单晶圆棒经过加工得到，加工过程损耗较大，且易造成籽晶的损伤；（2）在坩埚底部铺设多块单晶硅籽晶，原料用量大，原料成本高，且铺设多块单晶硅籽晶时容易导致拼缝不严密、籽晶间侧边接触面的晶向存在偏差，从而造成铸造单晶硅具有较高的位错密度和孪晶界，导致晶体出现大量的位错和栾晶，相比直拉单晶硅的质量存在较大的差距；（3）在定向凝固生长过程中，坩埚侧壁形核、热场不均和异质成核，容易导致硅锭的单晶部分面积较小，从而造成单晶率低。上述问题的存在严重影响了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铸造单晶硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在石英坩埚底部中心放置一块单晶硅籽晶，装入硅原料和母合金；（2）将步骤（1）中装有单晶硅籽晶、硅原料和母合金的石英坩埚进行加热，使硅原料和母合金完全熔化，单晶硅籽晶部分熔化，进入长晶阶段；（3）进入长晶阶段后控制硅熔体的横向温度梯度和纵向温度梯度，使晶体从单晶硅籽晶和硅熔体的接触面向四周及向上生长，得到铸造单晶硅锭。

【技术特征摘要】
1.一种铸造单晶硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在石英坩埚底部中心放置一块单晶硅籽晶，装入硅原料和母合金；（2）将步骤（1）中装有单晶硅籽晶、硅原料和母合金的石英坩埚进行加热，使硅原料和母合金完全熔化，单晶硅籽晶部分熔化，进入长晶阶段；（3）进入长晶阶段后控制硅熔体的横向温度梯度和纵向温度梯度，使晶体从单晶硅籽晶和硅熔体的接触面向四周及向上生长，得到铸造单晶硅锭。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述单晶硅籽晶的（001）晶向朝上。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述单晶硅籽晶的径向尺寸为100mm～1000mm；所述单晶硅籽晶的高度为10mm～200mm。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述单晶硅籽晶的形状为长方体、正方体或圆柱体。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：明亮，邱昊，黄美玲，段金刚，刘福刚，
申请(专利权)人：湖南红太阳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43