[发明专利]一种多晶锭的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池铸锭的生产方法，尤其是一种多晶锭的生产方法。

背景技术

目前生产多晶铸锭时采用石英陶瓷坩埚作为多晶硅铸锭的容器，通过双温区或三温区控制，利用晶锭上下的温度梯度实现定向凝固，采用氮化硅粉末涂层为脱模剂，此方法普遍的应用于太阳能电池铸锭行业。单晶用石英玻璃坩埚纯度较高，成本较大，也比较容易变形；多晶铸锭用坩埚投料量大，为了获得较高的强度，采用的石英陶瓷坩埚含大量的铝和碱土金属结晶促进剂，约1500-2000ppmw，在铸锭时，行业内普遍在石英陶瓷坩埚内表面喷涂高纯的氮化硅，抑制了硅与石英陶瓷坩埚的反应，SiO₂+Si＝2SiO，减少了硅锭中氧的引入，同时起到了脱模作用，但是此氮化硅层并不能有效的抑制石英陶瓷坩埚中金属等杂质元素的扩散，因此多晶锭与石英陶瓷坩埚接触的面杂质含量高，少子寿命低，此原因造成边皮和晶锭底部去除量一般高达20-30％，因此造成晶锭的利用率不高，电池效率也受到影响。

目前行业内尚无对多晶铸锭用石英陶瓷坩埚改性研究专利，对石英陶瓷坩埚中除氧以外的杂质扩散抑制的研究较少，对单晶用石英玻璃坩埚的改性研究较多。已知的有：在单晶石英玻璃坩埚内表面涂布钡或铝等促进石英结晶的成分，在提拉单晶时在坩埚的内表面形成均匀的石英结晶层，可防止普通单晶石英玻璃坩埚在长晶时坩埚中气泡的释放引入杂质，造成长晶失败，从而提高成晶率和增加坩埚高温强度，参照日本专利申请公开1997年第110590号公报、日本专利申请公开1996年第2932号公报、日本专利申请公开2002年第94542号公报和中国专利申请公开2003年第1448685号公报，以及在坩埚的外层(气泡层)中含有结晶促进剂的石英玻璃坩埚，参照日本专利申请公开1999年第171571号公报，或者促进剂分布在坩埚内层的石英玻璃坩埚，参照日本专利申请公开2003年第95687号公报，或者在坩埚的直体部分的中间层含有结晶促进剂的石英玻璃坩埚，参照中国专利申请公开2008年第101316953号公报。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决多晶铸锭时氮化硅粉末层并不能有效的抑制石英陶瓷坩埚中金属等杂质元素的扩散问题，提出一种对铸锭用石英陶瓷坩埚进行表面的处理，防止坩埚内杂质扩散，从而提高铸锭的利用率和电池的转换效率的一种多晶锭的生产方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多晶锭的生产方法，该生产方法如下：

(一)、配制氢氧化钡或钡的盐类的溶液作为涂覆液；

(二)、将石英陶瓷坩埚进行预热；

(三)、在预热后的石英陶瓷坩埚的内表面上均匀地涂覆氢氧化钡或钡的盐类的涂覆液，对氢氧化钡或钡的盐类的涂覆液进行烘焙；

(四)、石英陶瓷坩埚烘焙后再在其内表面进行氮化硅的喷涂和烘烤；

(五)、将硅料装入石英陶瓷坩埚，放进多晶炉内，将多晶炉抽真空并加入保护气体，将硅料加热熔化；

(六)、通过定向凝固，使熔化的硅料从底部到上部逐渐结晶，最后高温退火，形成用于切片做电池的多晶锭；

(七)、将晶锭切成硅片，通过制绒，扩散，边缘刻蚀，PECVD镀膜，丝网印刷、烧结做成电池片，测试分档。

为了更好的解决多晶铸锭时，石英坩埚中金属等杂质元素的扩散问题，坩埚内表面氢氧化钡或钡的盐类的涂覆量为5×10^-6-3×10^-5mol/cm²，氢氧化钡或钡的盐类的涂覆液中氢氧化钡或钡的盐类在溶剂中的重量百分比为2-15％，烘焙氢氧化钡或钡的盐类的涂覆液的温度为50-1200℃，烘焙时间为0.5-10h，氢氧化钡或钡的盐类的涂覆液所用溶剂为可使涂覆液中的金属化合物均匀溶解的水或有机溶剂，氢氧化钡涂覆液以20-70℃的纯水为溶剂。

本发明的有益效果是，铸锭用石英陶瓷坩埚的处理方法，是在坩埚内表面上烘焙一种氢氧化钡或钡的盐类涂层，高温下，钡化合物会分解形成氧化钡，氧化钡与石英坩埚反应形成致密的硅酸钡，同时作为结晶促进剂，使坩埚表层进一步向低密度的方石英转变，使其表面层体积膨胀，表面更平整致密，从而达到抑制坩埚内部杂质向硅料扩散的目的，进而提高靠近坩埚部位的少子寿命，提高晶锭的利用率和电池转换效率，由于内表面涂层可能会引起坩埚内层强度进一步增强，但不必担心会导致坩埚变形，因为多晶铸锭用石英陶瓷坩埚与单晶用石英玻璃坩埚晶体结构不一致，石英陶瓷坩埚已基本为方石英，不会产生过大的变形而导致裂埚漏硅。

具体实施方式