【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能光伏材料领域，尤其是涉及一种抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法。
技术介绍
1、规模化光伏发电所需的核心材料就是晶体硅材料。利用铸造工艺生长光伏用准单晶硅锭的方法因产量高、生产成本低等优点受到了广泛关注。
2、如公开号为cn111705358a的中国专利文献公开了一种铸造单晶硅锭及其制备方法，包括如下步骤：在坩埚的底部铺设单晶籽晶，形成单晶籽晶层；在单晶籽晶层的四周铺设至少一根单晶条，单晶条与相邻的单晶籽晶相互拼接，其中，单晶条的缺陷比值大于相邻单晶籽晶的缺陷比值；在单晶籽晶层与至少一根单晶条上装硅料，加热使硅料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，长晶之后得到铸造单晶硅锭。
3、公开号为cn111876821a的中国专利文献公开了一种铸造单晶硅锭及其制备方法，包括如下步骤：在容器的底部铺设回收单晶籽晶，形成单晶籽晶层；回收单晶籽晶自远离容器底部向靠近容器底部的方向为第一方向，第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同；在单晶籽晶层上装硅料，加热使硅料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，长晶之后得到铸造单晶硅锭。
4、然而，铸造单晶硅锭在制备过程常常伴随着位错等结构缺陷的生成，它们通常来源于籽晶拼缝处的晶格失配、热应力、沉淀附近的晶格畸变、籽晶表面的机械损伤等，具有非常显著的电学复合活性。由于缺少晶界的阻碍，位错一旦产生就会在晶体中沿着滑移系无限制地运动和增殖，严重降低了铸造单晶硅锭的质量和良率。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种
2、一种抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，包括以下步骤：
3、(1)在坩埚的底部紧密铺设由直拉单晶硅锭切割出来的单晶籽晶，形成单晶籽晶层；
4、(2)将报废硅片铺设到所述单晶籽晶层的上方作为硅片缓冲层；
5、(3)设定掺杂剂的掺杂浓度，并将掺杂剂和多晶硅原料装载至缓冲层上方；
6、(4)加热使多晶硅原料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，并通过制造垂直温度梯度和控制晶体凝固速率，实现组分过冷现象的发生，诱导微米级孪晶的生成；最终硅液自底部向上逐渐凝固得到铸造单晶硅锭。
7、本专利技术通过投入特定类型与含量的掺杂剂，结合晶体生长过程中的程序控制，包括垂直温度梯度和晶体凝固速率，可以实现组分过冷现象的发生，从而诱导微孪晶生成。这种广泛分布的、电活性较弱的微孪晶能够有位错运动方向形成一定夹角，抑制其滑移与增殖，使晶体质量和良率大为改善。
8、优选地，步骤(1)中，所述单晶籽晶层的厚度为20～30mm。
9、优选地，步骤(2)中，所述硅片缓冲层的厚度为1～10mm，硅片缓冲层需完全覆盖单晶籽晶层。
10、可选择地，步骤(3)中，所述的掺杂剂为包含硼元素、镓元素、铟元素、锗元素、磷元素、砷元素、锑元素中至少一种的单质或母合金。
11、进一步地，根据相图规律，在铸造单晶硅锭定向凝固的缓慢生长过程中，掺杂剂原子会在固液界面附近的液相中富集，导致该处实际的凝固点温度降低，从而在固液界面前沿的一定范围内形成组分过冷区。
12、步骤(3)中，所述掺杂剂的掺杂浓度在满足电阻率需求的前提下，与铸锭生长时设置的工艺参数共同满足组分过冷条件：
13、
14、其中，g为晶体生长炉内熔体硅凝固时的垂直温度梯度，v为晶体凝固速率，c为掺杂元素的掺杂浓度，m为掺杂元素与硅的二元相图的液相线斜率，d为掺杂剂原子在熔硅中的扩散系数，k为掺杂剂在熔硅中的分凝系数。
15、优选地，步骤(3)中，所述的掺杂剂包含铟元素。由于铟在硅中的分凝系数小，仅为0.004，因此掺杂量极少就可以达到组分过冷的效果，可以一定程度避免成本增加。此外铟属于ⅲa族元素，与硼类似，在硅中呈现受主杂质特性，p型掺杂时不会带来额外的电学性能损失。
16、步骤(4)中，在单晶籽晶层部分熔化至原始高度的1/2位置时，制造一个垂直方向的温度梯度，并实时监测与合理控制晶体凝固速率，实现组分过冷现象的发生，诱导微米级孪晶的生成。
17、生成的微米级孪晶与铸造单晶硅生长过程中的位错运动方向形成一定夹角，抑制位错的运动和增殖，从而改善铸造单晶硅的质量和良率。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
19、1、本专利技术的方法能在铸造单晶硅生长过程中实时产生组分过冷现象并诱生微米级孪晶，这些微孪晶能够与位错运动方向呈一定夹角，有效抑制了位错的运动和增殖。
20、2、利用本专利技术方法制备的铸造单晶硅锭位错密度显著降低，铸锭的良率较高，且方法简单，成本低廉。
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1.一种抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述单晶籽晶层的厚度为20～30mm。
3.根据权利要求1所述的抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硅片缓冲层的厚度为1～10mm，硅片缓冲层需完全覆盖单晶籽晶层。
4.根据权利要求1所述的抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的掺杂剂为包含硼元素、镓元素、铟元素、锗元素、磷元素、砷元素、锑元素中至少一种的单质或母合金。
5.根据权利要求1所述的抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的掺杂剂包含铟元素。
6.根据权利要求1所述的抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述掺杂剂的掺杂浓度在满足电阻率需求的前提下，与铸锭生长时设置的工艺参数共同满足组分过冷条件：
7.根据权利要求1所述的抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，
8.根据权利要求1所述的抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，步骤(4)中，生成的微米级孪晶与铸造单晶硅生长过程中的位错运动方向形成一定夹角，抑制位错的运动和增殖，从而改善铸造单晶硅的质量和良率。
...【技术特征摘要】
1.一种抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述单晶籽晶层的厚度为20～30mm。
3.根据权利要求1所述的抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硅片缓冲层的厚度为1～10mm，硅片缓冲层需完全覆盖单晶籽晶层。
4.根据权利要求1所述的抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的掺杂剂为包含硼元素、镓元素、铟元素、锗元素、磷元素、砷元素、锑元素中至少一种的单质或母合金。
5.根据权利要求1所述的抑制位错运动增殖的铸造单晶硅锭制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的...
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