[发明专利]一种有效改善铸造多晶硅锭质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有效改善铸造多晶硅锭质量的方法。

背景技术

太阳能发电作为一种新能源利用形式，目前已被人们广泛接受。不论是从环保的角度还是从可持续性来说，都表现出很强的优势。多晶硅太阳能电池凭借其本身的高性价比优势，几年来，一直占据着光伏市场的大半壁江山。为了适应光伏市场的发展，进一步提高多晶太阳能电池效率，已经迫在眉睫。故此，各种高效概念的多晶硅片应运而生。

PL检测结果显示，从普通多晶硅片到高效多晶硅片，硅片质量提升主要表现为缺陷群面积的降低。实验结果也表明，缺陷群直接制约着电池效率，且为制约多晶硅电池效率的最重要因素。因此，降低或减少多晶硅片缺陷面积已经成为当前铸造多晶硅行业一个重要的课题。

当前，籽晶法和高效坩埚法生长的高效多晶硅锭，底部的缺陷群面积有了较为理想的改善，但晶体生长过程中，仍然会出现缺陷群快速增殖现象，导致高效多晶硅锭整体质量下降。本发明主要在于发现晶体生长过程中缺陷群的增殖规律，采取针对性的措施去降低或减少缺陷群面积，从而有效提高铸造多晶硅锭的质量。

多晶硅铸锭过程中，晶体生长阶段一般分为若干个子阶段。典型的生长工艺为7个阶段，即G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7。G1为初始长晶阶段，G6阶段完成硅锭的中心透顶，G7阶段完成硅锭的边角长晶。不同的生长阶段，耗时和铸锭工艺参数也各不相同。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效抑制缺陷群快速增殖的多晶硅铸锭方法，从而有效提高多晶硅锭的质量。

本发明的技术解决方案是：

一种有效改善铸造多晶硅锭质量的方法，其特征是：多晶硅铸锭过程中，测定不同生长阶段多晶硅晶体生长的高度，表征出晶体硅不同高度时的缺陷群面积大小及形态；根据晶体不同生长时间段缺陷群的变化规律，找出晶体快速增殖阶段，有针对性地调节该阶段的铸锭工艺，从而降低缺陷群增殖速度。

将多晶硅锭破锭、切片，根据测量的高度数据和切割参数，确定每个多晶硅片所处的高度位置，进而确定其生长的时间段。

测定晶体生长时间段硅片的缺陷群，画出随着晶体生长，即不同的生长时间阶段，缺陷群变化图，其中生长时间段为横坐标，缺陷群数据为纵坐标。

根据晶体的不同生长时间阶段，通过调整铸锭加热功率、散热速率、生长气氛压力、生长界面方式，找到适合晶体硅生长的温度梯度，调整晶体硅的长晶速率，从而抑制缺陷群的快速增殖。

多晶硅铸锭时，用石英棒测定晶体的生长高度。记录下晶体生长的阶段、时间和生长高度。一般情况下，1小时测量一次晶体生长高度，但不仅仅限于1小时测量一次。

将多晶硅锭破锭，切片。在收集硅片时，要严格包装硅片的头尾顺序。根据测量的长晶高度数据和切片参数，确定硅片在铸锭过程中所处晶体生长时间段。

在多晶硅锭生长时，用石英棒测量各个生长阶段的晶体高度，并记录下各个生长时间段的时间和晶体高度；将多晶硅锭破锭、切片；取片时，严格按照从头到尾顺序进行，确保通过切割参数能够计算出每个硅片的高度位置；用PL表征硅片的缺陷群；将晶体高度、生长时间段与缺陷群进行对应，绘画出缺陷群随晶体生长时间的变化图，从图中确定出缺陷群快速增值的晶体生长时间段，调整晶体硅快速增殖生长时间阶段的加热功率、隔热笼位置、气氛压力参数，实现晶体的慢速长晶和平直的生长界面，从而抑制该阶段的缺陷群快速增殖。

用PL表征硅片的缺陷群。按照从底部到顶部的顺序，将表征出的缺陷群数据绘制成数据图。从图中，我们可以直观的看出，缺陷群的变化规律，并确定出晶体快速增殖的生长时间段。

晶体生长工艺配方（包加热情况、散热情况、压力情况等）、实际热场的温度梯度、晶体生长的高度、缺陷群表征等。

不仅仅适用于多晶硅铸锭质量改善的研究，也适用于定向凝固法生长其他半导体材料的研究。

一般认为，除长晶初期外，较快的长晶速率是导致缺陷群快速增殖的主要原因。调整晶体硅快速增殖生长时间阶段的加热功率、隔热笼位置、气氛压力等参数，实现晶体的慢速长晶和平直的生长界面，从而抑制该阶段的缺陷群快速增殖。

本发明的技术效果是有效抑制了多晶铸锭过程中，缺陷群的快速增殖，从而有效提升了整改硅锭的晶体质量。

具体实施方式

本发明通过以下具体实施例做进一步的阐述。本发明包括但不限于下列实施例。

实施例1：