一种籽晶铺设方法、多晶硅锭的制备方法和多晶硅锭技术

本发明专利技术实施例提供了一种籽晶铺设方法，提供坩埚，在所述坩埚的底部铺设多晶硅层，然后在所述多晶硅层上形成引晶层，所述多晶硅层由若干块多晶硅片拼接而成，所述多晶硅片中的晶粒生长方向与坩埚底部表面平行，所述引晶层的材质包括原生硅纯料碎块，所述多晶硅层和所述引晶层构成籽晶层。该籽晶铺设方法中使用多晶硅层和引晶层组成籽晶层，可以显著减少扩散的各种杂质，大大降低硅锭中金属杂质，显著减少制备得到的多晶硅锭尾部红区。本发明专利技术还提供了多晶硅锭的制备方法和多晶硅锭。

A seed laying method, preparation method of polycrystalline silicon ingot and polycrystalline silicon ingot

【技术实现步骤摘要】
一种籽晶铺设方法、多晶硅锭的制备方法和多晶硅锭
本专利技术涉及多晶硅铸锭
，特别是涉及一种籽晶铺设方法、多晶硅锭的制备方法和多晶硅锭。
技术介绍
现有多晶铸锭过程中，在高温下坩埚中的杂质特别是金属杂质会扩散进入硅锭中，导致靠近坩埚侧壁区域和底部区域出现寿命少于2us的低少子寿命的区域。多晶硅锭尾部低少子寿命区域也被行业内称为多晶硅锭尾部红区。由于将多晶硅锭尾部红区切片得到的多晶硅片制作成电池片效率偏低，一般会将多晶硅锭尾部红区进行切除，所以多晶硅锭底部红区的长短影响硅锭的出材率。目前，减少硅锭底部红区方法通常是使用高纯涂层坩埚，然而高纯涂层价格昂贵，增加了坩埚的采购成本，并且由高纯涂层坩埚的制备的半熔多晶硅锭底部红区的减少幅度有限。因此，有必要开发一种能够显著减少多晶硅锭尾部红区的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种籽晶铺设方法、多晶硅锭的制备方法和多晶硅锭，该籽晶铺设方法中使用多晶硅层和引晶层组成籽晶层，可以显著减少扩散的各种杂质，大大降低硅锭中金属杂质，显著减少制备得到的多晶硅锭尾部红区。第一方面，本专利技术提供了一种籽晶铺设方法，包括：提供坩埚，在所述坩埚的底部铺设多晶硅层，然后在所述多晶硅层上形成引晶层，所述多晶硅层由若干块多晶硅片拼接而成，所述多晶硅片中的晶粒生长方向与坩埚底部表面平行，所述引晶层的材质包括原生硅纯料碎块，所述多晶硅层和所述引晶层构成籽晶层。可选地，所述多晶硅层的厚度为5-10mm。可选地，所述多晶硅层的边缘与所述坩埚侧壁的间隔为10-25mm。可选地，所述引晶层的厚度为10-20mm。可选地，所述多晶硅层的中多晶硅片的纯度大于99.9999％。可选地，所述多晶硅层中，任意相邻两块所述多晶硅片的间距为0.1-0.2mm。可选地，所述坩埚的底部和侧壁表面均设有氮化硅涂层。本专利技术第一方面所述的籽晶铺设方法，在坩埚底部依次铺设多晶硅层和引晶层，其中多晶硅层具有大量平行于坩埚底部的晶界以及高致密度壁垒，可以将坩埚中的杂质扩散长度降至最低，减少杂质扩散的同时也优化多晶硅锭质量。由该籽晶铺设方法铺设的籽晶层，可较好保证该多晶硅锭是由引晶层生长的高效多晶硅锭，既能减少硅锭尾部红区又优化半熔高效多晶硅锭质量。第二方面，本专利技术提供了一种多晶硅锭的制备方法，包括：按本专利技术第一方面所述的籽晶铺设方法在坩埚中形成籽晶层；在所述籽晶层上方填装硅料，加热使所述坩埚内所述硅料熔化成硅熔体；待所述籽晶层内的所述引晶层未完全融化时，调节热场形成过冷状态，使所述硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶；待全部所述硅熔体结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。可选地，当在坩埚中形成的籽晶层的厚度大于20mm时，所述加热过程中控制所述籽晶层的厚度在12-18mm时，调节热场形成过冷状态，使所述硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶。本专利技术第二方面所述的多晶硅锭的制备方法，通过利用本专利技术第一方面所述方法在坩埚内铺设籽晶，并采用半熔法制备得到多晶硅锭；整个铸锭过程中，利用多晶硅层的晶界和高致密度壁垒可以大大减少多晶硅锭中的杂质含量和缺陷，显著提高硅锭的质量和良品率，所述引晶层也有利于多晶硅锭的良好长晶。由所述制备方法制备的多晶硅锭的边部红区和尾部红区，特别是尾部红区可以有效得到减少，大大提升生成的出材率，且大大降低的生产成本。第三方面，本专利技术还提供了一种由本专利技术第二方面所述多晶硅锭的制备方法制备得到的多晶硅锭。本专利技术所述多晶硅锭相比于传统多晶硅锭具有更少的底部红区和更出色的半导体性能。本专利技术的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本专利技术实施例的实施而获知。附图说明为更清楚地阐述本专利技术的内容，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。图1为本专利技术一实施例提供的籽晶铺设过程中坩埚的截面结构示意图；图2为本专利技术,一实施例提供的坩埚中多晶硅层的俯视示意图；图3为本专利技术一实施例提供的多晶硅片的加工示意图；图4为本专利技术一实施例提供的实际多晶硅片的加工示意图；图5为本专利技术一实施例提供的多晶硅片的晶界的结构示意图；图6为本专利技术一实施例提供的多晶硅铸锭过程中坩埚的截面结构示意图；图7为本专利技术一实施例提供的多晶硅块的少子寿命分布图。具体实施方式以下所述是本专利技术实施例的优选实施方式，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实施例原理的前提下，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实施例的保护范围。本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。若无特别说明，本专利技术实施例所采用的原料及其它化学试剂皆为市售商品。本专利技术一实施例提供了一种籽晶铺设方法，参见图1，包括：提供坩埚10，在坩埚10的底部11铺设多晶硅层20，然后在多晶硅层20上形成引晶层30，所述多晶硅层20由若干块多晶硅片21拼接而成，所述多晶硅片21中的晶粒生长方向与坩埚底部表面11平行，所述引晶层30的材质包括原生硅纯料碎块，所述多晶硅层10和所述引晶层20构成籽晶层40。其中，所述坩埚可以但不限于为现有坩埚产品。例如，所述坩埚可以为石英坩埚、石墨坩埚或陶瓷坩埚。可选地，所述坩埚的底部和侧壁表面可以但不限于都设有氮化硅涂层。本实施方式中，所述多晶硅层中，多个所述多晶硅片接近于无缝拼接，参见图2。所述多晶硅层中，在垂直于所述坩埚底部的方向上没有贯通的缝隙。可选地，所述多晶硅层中，任意相邻两块所述多晶硅片的间距为0.1-0.2mm。例如，所述多晶硅层中，任意相邻两块所述多晶硅片的间距为0.1mm，或为0.12mm，或为0.14mm，或为0.15mm，或为0.18mm，或为0.2mm。本实施方式中，所述多晶硅片的截面形状包括矩形、三角形或多边形。例如，所述多晶硅片的截面形状为长方形或正方形。所述多晶硅片的数目与坩埚的体积大小相关。当坩埚体积大，底部表面面积大时，多晶硅片的数目相应增加。可选地，所述坩埚的规格包括现有技术中存在规格的坩埚。例如，所述多晶硅片为矩形时，所述多晶硅片的长度为100-500mm，宽度为100-500mm。本实施方式中，采用若干块多晶硅片拼接方式形成的多晶硅层可以适用于各种规格尺寸的坩埚。一并参加图3和图4，其中，图3中(A)为多晶硅锭，图3中(B)为加工得到的多晶硅片；图4中(A)为多晶硅锭，图4中(B)为加工得到的多晶硅片，图4中(C)为多晶硅片的侧视图；所述多晶硅片是通过对多晶硅块采用竖切的方式得到的厚片，竖切的角度与多晶硅块内晶粒的生长方向一致。通过铺设晶粒生长方向与坩埚底部表面平行的多晶硅片，可以利用多晶硅块中大量晶界的阻挡作用及厚片致密度壁垒作用，参见图5，将坩埚中的杂质扩散长度降至最低，减少杂质扩散的同时也优化多晶硅锭质量。可选地，所述多晶硅层的中多晶硅片的纯度大于99.9999％。纯度更高的多晶硅片有利于进一步减少金属杂质扩散进入硅锭中。高纯度的硅片对工艺要求高，硅片的尺寸越大，成本也越高，工艺难度也会进一步增加。可选地，所述多晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种籽晶铺设方法，其特征在于，包括：提供坩埚，在所述坩埚的底部铺设多晶硅层，然后在所述多晶硅层上形成引晶层，所述多晶硅层由若干块多晶硅片拼接而成，所述多晶硅片中的晶粒生长方向与坩埚底部表面平行，所述引晶层的材质包括原生硅纯料碎块，所述多晶硅层和所述引晶层构成籽晶层。

【技术特征摘要】
1.一种籽晶铺设方法，其特征在于，包括：提供坩埚，在所述坩埚的底部铺设多晶硅层，然后在所述多晶硅层上形成引晶层，所述多晶硅层由若干块多晶硅片拼接而成，所述多晶硅片中的晶粒生长方向与坩埚底部表面平行，所述引晶层的材质包括原生硅纯料碎块，所述多晶硅层和所述引晶层构成籽晶层。2.如权利要求1所述的籽晶铺设方法，其特征在于，所述多晶硅层的厚度为5-10mm。3.如权利要求1所述的籽晶铺设方法，其特征在于，所述多晶硅层的边缘与所述坩埚侧壁的间隔为10-25mm。4.如权利要求1-3所述的籽晶铺设方法，其特征在于，所述引晶层的厚度为10-20mm。5.如权利要求1-3所述的籽晶铺设方法，其特征在于，所述多晶硅层的中多晶硅片的纯度大于99.9999％。6.如权利要求1所述的籽晶铺设方法，其特征在于，所述多晶硅层中，任意相邻两块所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐云飞，毛伟，何亮，雷琦，周成，李建敏，
申请(专利权)人：赛维LDK太阳能高科技新余有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36