提高铸造单晶硅少子寿命的方法和应用技术

本发明专利技术公开了提高铸造单晶硅少子寿命的方法和应用，上述方法包括：(1)提供坩埚本体，坩埚本体包括相连接的坩埚底壁和坩埚筒状侧壁，通过粘结材料将高纯杂质阻挡层粘结在坩埚底壁的内侧面和/或坩埚筒状侧壁的至少部分内侧面；(2)将高纯氮化硅层形成在高纯杂质阻挡层的远离坩埚的一侧；(3)将单晶籽晶层形成在高纯氮化硅层的远离高纯杂质阻挡层的一侧，以得到高纯坩埚；(4)对装载在高纯坩埚的硅原料进行铸锭，以得到铸造单晶硅。由此，通过提高坩埚纯度，有利于减少金属杂质扩散进入单晶硅硅锭中，进而有利于提高铸造单晶硅底部的少子寿命，降低铸造单晶硅的底部红区高度。降低铸造单晶硅的底部红区高度。降低铸造单晶硅的底部红区高度。

【技术实现步骤摘要】
提高铸造单晶硅少子寿命的方法和应用


[0001]本专利技术属于太阳能生产
，具体涉及提高铸造单晶硅少子寿命的方法和应用。

技术介绍

[0002]少子寿命(少数载流子寿命)是指在均匀半导体中少数载流子在产生和复合之间的平均时间间隔，太阳电池转换效率由硅片的有效少子寿命决定，少子寿命越长，扩散长度越长，电池效率越高。
[0003]现有的坩埚纯度一般都比较低，坩埚内含有大量金属杂质，这些金属杂质会通过扩散进入硅熔体和铸造单晶硅锭中，导致铸造单晶硅锭底部和头部形成低少子寿命区(通常指在WT
‑
2000少子寿命测试仪测试下<2μs)，在少子寿命测试仪器上扫描图上显示为红色，行业内俗称其为红区(Red Zone)。红区部分的少子寿命普遍很低，对太阳电池性能的影响很大，会导致严重的漏电流，使得太阳电池光电转换效率低。
[0004]铸造单晶硅是一种同时具有单晶硅转换效率高及多晶硅高性价比的新产品。铸造单晶硅具有一定晶体取向，晶界少、位错密度低，其电池采用碱制绒，转换效率比多晶硅电池明显提高，甚至接近单晶硅电池，其生产成本明显低于单晶硅，具有重要的商业价值。然而铸造单晶硅锭底部红区的长度一般在60mm以上，在实际生产中，红区需要被去头尾切除，剩余部分才可进行切片，而铸造单晶硅锭的高度一般在320mm左右，可以发现红区的存在对可切片利用率(铸锭出材率)影响是巨大的。
[0005]因此，非常有必要通过提高坩埚纯度减少金属杂质扩散进入单晶硅硅锭中，提高铸造单晶硅底部的少子寿命，降低底部红区高度。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种提高铸造单晶硅少子寿命的方法和应用。由此，通过提高坩埚纯度，有利于减少金属杂质扩散进入单晶硅硅锭中，进而有利于提高铸造单晶硅底部的少子寿命，降低铸造单晶硅的底部红区高度。
[0007]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种提高铸造单晶硅少子寿命的方法。根据本专利技术的实施例，上述方法包括：
[0008](1)提供坩埚本体，所述坩埚本体包括相连接的坩埚底壁和坩埚筒状侧壁，通过粘结材料将高纯杂质阻挡层粘结在所述坩埚底壁的内侧面和/或所述坩埚筒状侧壁的至少部分内侧面；
[0009](2)将高纯氮化硅层形成在所述高纯杂质阻挡层的远离所述坩埚本体的一侧；
[0010](3)将单晶籽晶层形成在所述高纯氮化硅层的远离所述高纯杂质阻挡层的一侧，以得到高纯坩埚；
[0011](4)对装载在所述高纯坩埚的硅原料进行铸锭，以得到铸造单晶硅。
[0012]根据本专利技术实施例的提高铸造单晶硅少子寿命的方法，通过粘结材料将高纯杂质阻挡层粘结在坩埚底壁的内侧面和/或坩埚筒状侧壁的至少部分内侧面，有利于提高高纯杂质阻挡层和坩埚本体的粘结力，进而有利于防止金属杂质扩散进入单晶硅硅锭中；高纯氮化硅层可以保证高纯杂质阻挡层不会和放置在坩埚内硅原料发生粘连；单晶籽晶层的设置有利于提高单晶硅硅锭的质量和成品率。由此，通过提高坩埚纯度，有利于减少金属杂质扩散进入单晶硅硅锭中，进而有利于提高铸造单晶硅底部的少子寿命，降低铸造单晶硅的底部红区高度。
[0013]另外，根据本专利技术上述实施例的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述粘结材料包括硅溶胶和石英浆料中的至少一种。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述高纯杂质阻挡层的材料包括二氧化硅、碳化硅、氮化硅和石墨中的至少一种。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述高纯杂质阻挡层的材料形状包括片状和块状中的至少一种。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述高纯杂质阻挡层的纯度不小于99.99％。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述高纯杂质阻挡层的厚度为0.1mm
‑
2mm。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述高纯氮化硅层的纯度不小于99.99％。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述高纯氮化硅层的材料形状为粉末状。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述高纯氮化硅层的厚度为0.1mm
‑
1mm。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，所述单晶籽晶层的纯度不小于99.99％。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，所述单晶籽晶层的厚度为20mm
‑
30mm。
[0024]在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种制备铸造单晶硅的方法。根据本专利技术的实施例，所述制备铸造单晶硅的方法包括以上实施例所述的提高铸造单晶硅少子寿命的方法。由此，制备得到的铸造单晶硅底部的少子寿命显著提高，铸造单晶硅的底部红区高度显著减少。
[0025]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0026]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0027]图1是本专利技术一个实施例的提高铸造单晶硅少子寿命的方法的流程图；
[0028]图2是本专利技术一个实施例的高纯坩埚的结构示意图；
[0029]图3是本专利技术实施例1的多晶硅锭少子寿命分布图；
[0030]图4是传统工艺和本专利技术实施例1的铸造单晶硅锭的底部红区对比图：(a)传统工艺的铸造单晶硅锭的底部红区图，(b)实施例1的铸造单晶硅锭的底部红区图。
[0031]图5是传统工艺和本专利技术实施例1的铸造单晶硅锭的底部红区高度对比图。
[0032]附图标记：
[0033]100
‑
坩埚本体；200
‑
高纯杂质阻挡层；300
‑
高纯氮化硅层；400
‑
单晶籽晶层；500
‑
硅原料。
具体实施方式
[0034]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种提高铸造单晶硅少子寿命的方法。根据本专利技术的实施例，参考附图1，上述方法包括：
[0036]S100：通过粘结材料将高纯杂质阻挡层粘结在坩埚本体的部分表面
[0037]在该步骤中，参考附图2，提供坩埚本体100，坩埚本体100包括相连接的坩埚底壁和坩埚筒状侧壁，通过粘结材料将高纯杂质阻挡层200粘结在坩埚底壁的内侧面和/或坩埚筒状侧壁的至少部分内侧面，有利于提高高纯杂质阻挡层200和坩埚本体100的粘结力，进而有利于防止金属杂质扩散进入单晶硅硅锭中。
[0038]在本专利技术的一些实施例中，上述粘结材料包括硅溶胶和石英浆料中的至少一种，由此，既可以通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高铸造单晶硅少子寿命的方法，其特征在于，包括：(1)提供坩埚本体，所述坩埚本体包括相连接的坩埚底壁和坩埚筒状侧壁，通过粘结材料将高纯杂质阻挡层粘结在所述坩埚底壁的内侧面和/或所述坩埚筒状侧壁的至少部分内侧面；(2)将高纯氮化硅层形成在所述高纯杂质阻挡层的远离所述坩埚本体的一侧；(3)将单晶籽晶层形成在所述高纯氮化硅层的远离所述高纯杂质阻挡层的一侧，以得到高纯坩埚；(4)对装载在所述高纯坩埚的硅原料进行铸锭，以得到铸造单晶硅。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结材料包括硅溶胶和石英浆料中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高纯杂质阻挡层的材料包括二氧化硅、碳化硅、氮化硅和石墨中的至少一种；和/或，所述高纯杂质阻挡层的材料形状包括片状和块状中的至少一种。4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈红荣，汪晨，张华利，胡动力，孙庚昕，周洁，
申请(专利权)人：江苏协鑫硅材料科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：