一種位錯密度低、優質晶粒占比高的全融高效多晶硅錠制備方法技術

本發明專利技術公開了一種位錯密度低、優質晶粒占比高的全融高效多晶硅錠制備方法，通過將篩選過尺寸的多晶籽晶平鋪在坩堝底部的氮化硅涂層上，采用按壓的方式，使多晶硅籽晶能夠較好的穿透氮化硅涂層，穿透的孔隙大小比較均勻，因此可以形成尺寸較小、大小均勻、位錯源少的全融高效多晶硅錠。

An all melt and high efficiency polysilicon ingot preparation method with low dislocation density and high quality grain proportion

【技術實現步驟摘要】
一種位錯密度低、優質晶粒占比高的全融高效多晶硅錠制備方法
本專利技術涉及一種降低全融高效多晶硅錠中的位錯，提高全融高效多晶硅錠中優質晶粒比例的方法，屬于光伏鑄錠領域。
技術介紹
近幾年單晶硅片成本大幅下降，電池端新興的PERC、HIT、雙面等技術在單晶電池上增益更大，多晶電池與單晶電池的效率差距逐漸拉大，多晶鑄錠企業和多晶電池企業面臨著較大的挑戰，如何提高多晶硅片的質量就顯得非常重要。多晶工藝分為半融和全融兩種工藝，全融工藝具有耗時短，尾部紅區短，成品率高等優點，但是全融工藝最大的技術難點就是晶花控制，在批量生產中經常會出現小晶粒中間夾雜著大晶粒，不均勻的晶粒容易導致位錯源產生，位錯源生產后將會在晶粒內部滑移，在大晶粒中會產生更多的位錯，嚴重影響了多晶電池的光電轉換效率。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種位錯密度較低、優質晶粒占比較高的全融高效多晶硅錠制備方法，采用本專利技術方法，可以得到晶粒尺寸較小且大小均勻、位錯源少的全融高效多晶硅錠。本專利技術具體采用如下技術方案：一種位錯密度低、優質晶粒占比高的全融高效多晶硅錠制備方法，其特征在于包括以下步驟：1)選取多晶籽晶，使用網篩對多晶籽晶進行篩選，得到尺寸在3mm-10mm范圍內的多晶籽晶；2)選取全融高效坩堝，坩堝底部鋪一層石英砂；3)對坩堝底部和四個側壁噴涂氮化硅漿料形成氮化硅涂層；4)將步驟1)篩選得到的多晶籽晶均勻平鋪在坩堝底部；5)使用底面平整的硅料對多晶籽晶進行按壓，使多晶籽晶穿透氮化硅涂層與石英砂接觸；6)將頭料、尾料、邊皮等循環料和原生多晶硅料裝入坩堝內，采用全融工藝得到高效多晶硅鑄錠。本專利技術的有益效果：本專利技術篩選3mm-10mm范圍內的多晶籽晶平鋪在坩堝底部，并對多晶籽晶進行按壓，使多晶籽晶能夠穿透氮化硅涂層與石英砂接觸，穿透的孔隙大小比較均勻；本專利技術氮化硅噴涂工藝可以得到疏松的氮化硅涂層，使多晶籽晶容易穿透涂層；融化階段硅液與石英砂接觸，降低了形核功，可以形成尺寸較小、大小均勻、位錯源少的全融高效多晶硅錠。附圖說明圖1是對比例制備方法示意圖；其中1、坩堝；2、石英砂；3、氮化硅涂層；4、未篩選的籽晶；圖2是實施例1制備方法示意圖；其中1、坩堝；2、石英砂；3、氮化硅涂層；4、篩選后的籽晶；圖3是實施例1得到的多晶硅錠晶相圖；圖4是對比例得到的多晶硅錠晶相圖。具體實施方式實施例1一種位錯密度低、優質晶粒占比高的全融高效多晶硅錠制備方法，包括以下步驟：1)選取多晶籽晶，使用網篩對多晶籽晶進行篩選，得到尺寸在3mm-10mm范圍內的籽晶；2)選取全融高效G5坩堝，如圖2所示，坩堝底部均勻鋪一層石英砂；3)對坩堝底部和四個側壁噴涂氮化硅漿料形成氮化硅涂層。氮化硅漿料組分及質量比為：氮化硅粉：硅溶膠：水＝1:2:10。噴涂過程中，坩堝溫度維持在120℃-125℃，氮化硅漿料溫度維持在86℃-87℃。噴涂完畢后，坩堝溫度維持在120℃-125℃之間繼續保溫30分鐘，最終形成氮化硅涂層厚度為2.5-3.0mm。采用上述噴涂工藝得到的氮化硅涂層比較疏松，氮化硅涂層厚度適宜，多晶籽晶容易穿透涂層。4)將尺寸為3mm-10mm的多晶籽晶均勻地平鋪在坩堝底部；5)使用底面平整的硅料對多晶籽晶進行按壓，使多晶籽晶能夠穿透氮化硅涂層與石英砂接觸(多晶籽晶能夠穿透氮化硅涂層后更有利于融化階段硅液與石英砂接觸，石英砂降低了形核功，多晶硅籽晶尺寸比較接近，穿透的孔隙大小就比較均勻，因此可以形成尺寸較小、大小均勻、位錯源少的全融高效多晶硅錠)；6)將頭料、尾料、邊皮等循環料和原生多晶硅料裝入坩堝內，采用全融工藝得到高效多晶硅鑄錠。實施例2一種位錯密度低、優質晶粒占比高的全融高效多晶硅錠制備方法，包括以下步驟：1)選取多晶籽晶，使用網篩對多晶籽晶進行篩選，得到尺寸在3mm-10mm范圍內的籽晶；2)選取全融高效G6坩堝(G7、G8都可以)，坩堝底部帶有石英砂；3)對坩堝底部和四個側壁噴氮化硅涂層；氮化硅漿料組分及質量比為：氮化硅粉：硅溶膠：水＝1:2:10。噴涂過程中，坩堝溫度維持在125℃-130℃，氮化硅漿料溫度維持在87℃-89℃。噴涂完畢后，坩堝溫度維持在125℃-130℃之間繼續保溫30分鐘，最終形成氮化硅涂層厚度為3.0-3.5mm。采用上述噴涂工藝得到的氮化硅涂層比較疏松，氮化硅涂層厚度適宜，多晶籽晶容易穿透涂層。4)將尺寸為3mm-10mm的多晶籽晶平鋪在坩堝底部；5)使用底面平整的硅料對多晶籽晶進行按壓，使多晶籽晶能夠穿透氮化硅涂層與石英砂接觸；6)將頭料、尾料、邊皮等循環料和原生多晶硅料裝入坩堝內，采用全融工藝得到高效多晶硅鑄錠。全融錠是以石英砂作為晶核，多晶籽晶穿透氮化硅涂層后更有利于融化階段硅液與石英砂接觸，石英砂降低了形核功，從而能夠形成更多優質晶?！，F有技術中，通常采用未經篩選的尺寸在1mm-30mm之間的籽晶進行多晶硅錠制備。對比例如圖1所示，將未經篩選的尺寸在1mm-30mm之間的籽晶平鋪在氮化硅涂層上，尺寸偏小的多晶籽晶無法穿透氮化硅涂層，因此鑄錠后容易形成大小不統一的晶粒。若都使用尺寸比較大的多晶籽晶，雖然都可以起到穿透氮化硅涂層的作用，但是鑄錠后形成的晶粒都比較大，位錯在大晶粒中更容易滑移，從而降低多晶電池的光電轉換效率；若是將氮化硅涂層變薄，全部使用尺寸較小的多晶硅籽晶，雖然都能起到穿透氮化硅涂層的效果，也可以形成大小均勻的小晶粒，但因為氮化硅涂層比較薄，無法阻擋金屬雜質向鑄錠中擴散，嚴重影響多晶硅錠質量。圖3、4分別是實施例1和對比例得到的多晶硅錠晶相圖，黑色線為晶界線，黑色團狀為位錯區域。從兩圖對比可以看出，采用本法明后，多晶硅錠晶晶粒小、大小比較均勻，位錯區域明顯較少。綜上，本專利技術選用3mm-10mm的多晶籽晶平鋪在坩堝底部2.5-3.5mm厚度的氮化硅涂層上，并且采用按壓的方式，使多晶硅籽晶能夠較好的穿透氮化硅涂層，穿透的孔隙大小也比較均勻，因此可以形成尺寸較小、大小均勻、位錯源少的全融高效多晶硅錠。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種位錯密度低、優質晶粒占比高的全融高效多晶硅錠制備方法，其特征在于包括以下步驟：1)選取多晶籽晶，使用網篩對多晶籽晶進行篩選，得到尺寸在3mm?10mm范圍內的多晶籽晶；2)選取全融高效坩堝，坩堝底部鋪一層石英砂；3)對坩堝底部和四個側壁噴涂氮化硅漿料形成氮化硅涂層；4)將步驟1)篩選得到的多晶籽晶均勻平鋪在坩堝底部；5)使用底面平整的硅料對多晶籽晶進行按壓，使多晶籽晶穿透氮化硅涂層與石英砂接觸；6)將頭料、尾料、邊皮等循環料和原生多晶硅料裝入坩堝內，采用全融工藝得到高效多晶硅鑄錠。

【技術特征摘要】
1.一種位錯密度低、優質晶粒占比高的全融高效多晶硅錠制備方法，其特征在于包括以下步驟：1)選取多晶籽晶，使用網篩對多晶籽晶進行篩選，得到尺寸在3mm-10mm范圍內的多晶籽晶；2)選取全融高效坩堝，坩堝底部鋪一層石英砂；3)對坩堝底部和四個側壁噴涂氮化硅漿料形成氮化硅涂層；4)將步驟1)篩選得到的多晶籽晶均勻平鋪在坩堝底部；5)使用底面平整的硅料對多晶籽晶進行按壓，使多晶籽晶穿透氮化硅涂層與石英砂接觸；6)將頭料、尾料、邊皮等循環料和原生多晶硅料裝入坩堝內，采用全融工藝得到高效多晶硅鑄錠。2.如權利要求1所述的多晶...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉世龍，張志強，王劍，王藝澄，
申請(專利權)人：江蘇美科硅能源有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32