[发明专利]一种异质成核高效多晶铸锭坩埚处理方法

说明书

本发明创造涉及一种异质成核高效多晶铸锭坩埚处理方法，它包括碳化硅粉、硅粉和氮化硅粉，所述处理方法包括如下步骤：1）将碳化硅粉、硅粉、氮化硅粉、酒精与纯水混合物，搅拌成均匀的混合剂，将混合剂喷涂在已经正常喷涂好的石英坩埚底部，待形核剂干燥后装料，投多晶硅铸锭炉铸锭；2）为保证硅锭的纯度和正常喷涂，上述形核剂中的碳化硅粉、硅粉和氮化硅粉纯度>99.9%，粒径位于1～100um；3）上述形核剂中的碳化硅、硅粉和氮化硅按照一定比例混合成形核剂；4）上述的混合剂喷涂干燥后，沉积层厚度位于0.1～5mm；5）上述混合剂是喷涂到已经处理好的坩埚底部；因此，本发明具有操作简单、成本低廉、成品率高、易于推广的优点。

技术领域

本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种异质成核高效多晶铸锭坩埚处理方法。

背景技术

在化石能源逐渐枯竭，环境日益恶化的今天，太阳能发电成为人类未来替代能源的希望。晶体硅太阳电池凭借其高效率和高稳定性是最有优势的一种太阳能发电装置，其中多晶硅电池以较高的性价比，成为当前市场上占据80%以上的份额。但是太阳能电池技术还不成熟，光电转换效率较低、发电成本较高等短板制约了太阳电池大规模推广应用。因此，提高电池光电转换效率和降低电池制造成本是目前光伏行业亟待解决的问题。

多晶硅太阳电池是在多晶硅片基底上制得，多晶硅晶体缺陷严重降低太阳电池的转换效率。用于切割多晶硅片的硅锭主要采用定向凝固的方法制得，该方法晶体生长过程控制粗糙，硅锭体积大，造成硅锭内部热应力较大。当热应力大于晶体的剪切强度，应力便以形成晶体缺陷的方式释放。铸造细化硅锭晶粒，增加晶界密度，使硅锭的热应力通过晶界得到释放，能够减少晶体缺陷的产生，从而提高电池转换效率。

目前已有一些方法，如专利CN 102826737 A提供了一种底部粗糙化处理的石英坩埚，利用粗糙的坩埚底面促进晶体形核，细化晶粒。但是，粗糙化处理的坩埚喷涂氮化硅涂层后，直接与硅液接触的是氮化硅涂层，由于氮化硅涂层与硅液没有浸润性，不能起到形核中心的作用，因而，该方法对晶粒形貌改善效果不理想。专利CN 102776557 A提出的一种用碎硅料铺在坩埚底部作为籽晶促进形核，硅料融化后期，调整工艺保持碎硅料部分融化，晶体以未融化硅料为籽晶向上生长，得到高质量的硅锭。但是该方法由于底部有未融化的硅料，硅锭杂质率较高，铸锭的成品率低，另外该方法需要精确控制籽晶剩余量，目前还无法实现自动控制，只能靠人工用石英棒探测，籽晶剩余量控制不稳定，很难实现全面推广；因此，开发一种操作简单、成本低廉、成品率高、易于推广的异质成核高效多晶铸锭坩埚处理方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种异质成核高效铸锭坩埚处理方法，该方法主要特点是在坩埚底部喷涂一层非硅物质，降低表面结晶能，在硅液开始结晶时，底部形成大量的晶核，高密度的晶界，降低多晶硅中的晶体缺陷密度，提高电池转换效率，同时该方法操作简单、成本低廉、成品率高、易于推广。

本发明的目的是这样实现的：一种异质成核高效多晶铸锭坩埚处理方法，它包括碳化硅粉、硅粉和氮化硅粉，所述处理方法包括如下步骤：

1）将碳化硅粉、硅粉、氮化硅粉、酒精与纯水混合物，搅拌成均匀的混合剂，将混合剂喷涂在已经正常喷涂好的石英坩埚底部，待形核剂干燥后装料，投多晶硅铸锭炉铸锭。

2）为保证硅锭的纯度和正常喷涂，上述形核剂中的碳化硅粉、硅粉和氮化硅粉纯度>99.9%，粒径位于1～100um。

3）上述形核剂中的碳化硅、硅粉和氮化硅按照一定比例混合成形核剂。

4）上述的混合剂喷涂干燥后，沉积层厚度位于0.1～5mm。

5）上述混合剂是喷涂到已经处理好的坩埚底部。

所述硅液在混合剂量表面为形核中心，在长晶初期形成大量晶粒。