一种用于使用提拉工艺生长晶锭的坩埚组件包含外坩埚和内坩埚。所述内坩埚安置在所述外坩埚内，并具有经配置以用于在所述外坩埚与所述内坩埚之间流体连通的通道。所述内坩埚是电弧熔融坩埚，且所述外坩埚是浇铸坩埚。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提拉晶体生长的混合坩埚组件相关申请的交叉引用本申请要求在2017年9月8日提交的美国临时专利申请第62/555,900号的优先权，其全部公开内容以全文引用的方式并入本文中。
本公开大体上涉及用于产生太阳能级或半导体材料的锭的系统和方法，并且更具体地，涉及包含供用于这种系统和方法中的两种类型的坩埚的坩埚组件。
技术介绍
晶体硅太阳能电池目前占光伏(photovoltaic，PV)模块的总供应量的大部分。在标准的提拉(Czochralski，CZ)方法中，首先使多晶硅在坩埚(如石英坩埚)中熔融，以形成硅熔体。然后降低预定定向的籽晶，使其与熔体接触并缓慢取出。通过控制温度，晶种-熔体界面处的硅熔体以与晶种的定向相同的定向凝固在籽晶上。然后将晶种从熔体中缓慢提起，以形成生长的晶锭。在称为批处理CZ(batchCZ，BCZ)的常规CZ工艺中，生长硅锭所需的全部装料在工艺开始时都会熔融，从单种坩埚装料中拉出晶体以基本上耗尽坩埚，并且然后丢弃石英坩埚。经济地补充石英坩埚以在一个熔炉周期中进行多次拉拔的另一种方法是连续CZ(continuousCZ，CCZ)。在CCZ中，随着晶体生长，固态或液态原料连续或定期地添加到熔体中，并且因此将熔体保持在恒定体积。除了将坩埚成本分布在数个锭上之外，CCZ方法还沿生长方向提供优良的晶体均匀性。而且，通过使熔体体积保持恒定，可以达成稳定的热和熔体流动条件，这在结晶前沿提供了最佳生长条件。使用CCZ方法生长大直径锭所需的大直径坩埚组件具有仅次于多晶硅材料的第二高成本因素，并且它们的寿命决定了熔炉周期的长度。用于多个坩埚组件中的具有足够直径的已知坩埚价格昂贵，设计灵活性有限，并且坩埚寿命有限。由此，需要一种廉价的多坩埚组件，其具有提高的设计灵活性和改进的坩埚寿命，例如，以延长熔炉周期的长度。此
技术介绍
部分旨在向读者介绍可能与本公开的各个方面有关的本领域的各个方面，下文将对这些方面进行描述和/或要求保护。相信此论述有助于向读者提供背景信息，以促进更好地理解本公开的各个方面。因此，应理解，应从此角度来阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的承认。
技术实现思路
在一个方面，一种用于使用提拉工艺生长晶锭的坩埚组件包含外坩埚和内坩埚。内坩埚安置在外坩埚内，并具有经配置以用于在外坩埚与内坩埚之间流体连通的通道。内坩埚是电弧熔融坩埚，且外坩埚是浇铸坩埚。在另一方面，一种通过提拉工艺生长单晶锭的方法包含在坩埚组件中熔融半导体或太阳能级材料以形成熔体。坩埚组件包含安置在外部浇铸坩埚内的内部电弧熔融坩埚。所述方法进一步包含从内坩埚内的熔体中拉出半导体或太阳能级材料的单晶。在另一方面，一种制造具有安置在外坩埚内的内坩埚的坩埚组件的方法包含：使用电弧熔融工艺形成第一坩埚，以及使用浇铸工艺形成第二坩埚。第二坩埚具有大于第一坩埚的外径的内径。所述方法进一步包含将第一坩埚定位在第二坩埚内。在另一方面，一种组装坩埚组件的方法包含提供电弧熔融坩埚和提供浇铸坩埚。浇铸坩埚具有大于电弧熔融坩埚的直径的直径。所述方法进一步包含将电弧熔融坩埚定位在浇铸坩埚内并将电弧熔融坩埚固定到浇铸坩埚。存在关于上述方面所提到的特征的各种改进。其它特征也可以并入上述方面中。这些改进和额外的特征可以单独地或以任何组合形式存在。举例来说，下文关于任何所示出实施例论述的各种特征可以单独地或以任何组合形式并入任何上述方面中。附图说明图1是包含内坩埚和外坩埚的坩埚组件的截面图。图2是图1中所示的坩埚组件的平面图。图3是图1中所示的坩埚组件的详细截面图。图4是图1中所示的坩埚组件的截面图，其包含在坩埚组件内所含的熔融材料。图5是示出了一种用于制造供用于图1中所示的坩埚组件中的坩埚的合适方法的流程图。图6是示出了一种用于制造图1中所示的坩埚组件的合适方法的流程图。图7是示出了一种使用图1中所示的坩埚组件生长晶锭的合适方法的流程图。图8是包含内坩埚、中间坩埚以及外坩埚的替代坩埚组件的截面图。图9是图8中所示的坩埚组件的平面图。在附图中的几幅图中，对应的附图标记指示对应部件。具体实施方式现参考图1，一个实例实施例的坩埚组件100包含多个坩埚。坩埚组件100包含外坩埚110和内坩埚120。坩埚组件100包含具有两种不同类型且通过不同工艺制成的坩埚。与仅具有单一类型的坩埚的坩埚组件相比，这种情况提供了坩埚组件100的降低的总体成本、增加的设计灵活性以及延长的坩埚寿命。内坩埚120是由电弧熔融工艺形成的电弧熔融坩埚。工艺大体上包含用电弧使前体材料(例如高纯度石英砂)熔融。在一个实施例中，通过将高纯度石英砂倒入旋转模具中，并且然后使用由两个或更多个石墨电极产生的电弧从内向外熔融而形成内坩埚120。高纯度石英砂定义为含有不超过按重量计百万分之30的杂质的砂。高纯度石英的行业标准由尤尼明公司(UniminCorporation)在美国北卡罗来纳州斯普鲁斯派恩开采的作为IOTA出售的产品定义，该产品用作高纯度石英市场的高纯度基准。在此实施例中，高纯度石英砂具有不超过按重量计百万分之20的总杂质含量。模具可以包含真空孔，通过所述真空孔移除夹在砂粒之间的空气以及在熔融工艺期间产生的气态物质，以便避免在最终的如所熔融的坩埚中形成气泡。取决于气泡密度，所得的电弧熔融坩埚在室温下是基本上透明或半透明的。在分批或再装填的提拉工艺中，超高纯度天然砂或合成石英(例如Si02)可用于内坩埚的内壁，所述内壁与生长区域内的熔融硅接触，而坩埚壁的其余部分由较低纯度的砂制成。此配置也可以用于连续提拉工艺。超高纯度天然砂具有比高纯度天然砂更高的纯度，如不超过按重量计百万分之10。合成石英具有比超高纯度天然砂更高的纯度，如不超过按重量计百万分之5，或不超过按重量计百万分之1。在替代实施例中，内坩埚的内壁和外壁都可以由超高纯度天然砂或合成石英形成。在另外的替代实施例中，整个内坩埚由单一材料或主要由单一材料制成。举例来说，内坩埚可以完全由具有按重量计小于百万分之20的杂质的超高纯度天然砂或合成石英制成。在实例坩埚组件100中，内坩埚120具有内壁124和外壁122。内壁124由超高纯度天然砂或合成石英制成。坩埚壁的包含外壁122的其余部分由较低纯度的材料制成。内坩埚120具有限定在其中的至少一个通道126，所述通道径向地延伸穿过内坩埚120。通道126经配置以允许熔体材料从内坩埚120的外部(例如从外坩埚110与内坩埚120之间)流到由内坩埚120限定的空腔内。通道126是内坩埚120的壁内的开口。通道126的开口延伸穿过外壁122和内壁124。在操作期间，熔融材料从由外坩埚110限定的空腔通过通道126流入由内坩埚120限定的空腔中。举例来说，当将晶锭从内坩埚120内拉出时，熔融材料从由外坩埚110限定的空腔流入由内坩埚120限定的空腔中，以补充在拉出晶锭时移除的材料。可以将额外的材料添加到外坩埚110，以补充本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种使用提拉工艺生长晶锭的坩埚组件，所述组件包括：/n外坩埚；以及/n内坩埚，所述内坩埚安置在所述外坩埚内，所述内坩埚具有经配置以用于在所述外坩埚与所述内坩埚之间流体连通的通道，其中所述内坩埚是电弧熔融坩埚，并且所述外坩埚是浇铸坩埚。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170908 US 62/555,9001.一种使用提拉工艺生长晶锭的坩埚组件，所述组件包括：
外坩埚；以及
内坩埚，所述内坩埚安置在所述外坩埚内，所述内坩埚具有经配置以用于在所述外坩埚与所述内坩埚之间流体连通的通道，其中所述内坩埚是电弧熔融坩埚，并且所述外坩埚是浇铸坩埚。
2.根据权利要求1所述的坩埚组件，其中所述内坩埚结合到所述外坩埚。
3.根据权利要求1所述的坩埚组件，其中所述外坩埚具有小于所述内坩埚的溶解速率的溶解速率。
4.根据权利要求1所述的坩埚组件，其中与所述外坩埚相比，所述内坩埚由更高纯度石英砂形成。
5.根据权利要求1所述的坩埚组件，其中所述外坩埚包括二氧化硅壁。
6.根据权利要求1所述的坩埚组件，其中所述内坩埚包含：
超高纯度天然砂或合成石英中的至少一种的内壁部分；以及
纯度比所述内壁部分低的砂或石英的外壁部分，所述外壁部分熔融到所述内壁部分。
7.根据权利要求6所述的坩埚组件，其中所述内坩埚限定生长区域，在所述提拉工艺期间从所述生长区域中拉出晶锭，其中所述外坩埚和所述内坩埚在所述外坩埚与所述内坩埚之间限定非生长区域，并且其中所述非生长区域经配置以从所述生长区域中分离出杂质，所述杂质从所述外壁部分引入到熔体中。
8.根据权利要求1所述的坩埚组件，其中所述内坩埚限定生长区域，在所述提拉工艺期间从所述生长区域中拉出晶锭，其中所述外坩埚和所述内坩埚在所述外坩埚与所述内坩埚之间限定非生长区域，并且其中所述非生长区域经配置以允许高分压物质在所述提拉工艺期间从熔体蒸发。
9.根据权利要求1所述的坩埚组件，其中所述外坩埚是注浆浇铸坩埚。
10.根据权利要求1所述的坩埚组件，其中所述外坩埚是凝胶浇铸坩埚。
11.根据权利要求1所述的坩埚组件，其进一步包括安置在所述外坩埚与所述内坩埚之间的中间坩埚。
12.根据权利要求11所述的坩埚组件，其中所述中间坩埚是不透明浇铸坩埚。
13.根据权利要求11所述的坩埚组件，其中所述中间坩埚是透明电弧熔融坩埚。
14.一种通过提拉工艺生长单晶锭的方法，所述方法包括：
在坩埚组件...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿拉斯·玛蒂札德赫·德荷克迪，乔塞夫·康拉德·霍兹尔，
申请(专利权)人：各星有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81
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