提升多晶硅锭转换效率的方法技术

一种提升多晶硅锭转换效率的方法，包括以下步骤：首先准备原料，所述原料包括氯化铵和硅料；接着将原料一起高温加热，使所述原料熔融均匀后再固化，即得到多晶硅锭，所述原料包括1质量份的硅料和1.0x10

Method for improving conversion efficiency of polycrystalline silicon ingot

A method for improving the conversion efficiency of polycrystalline silicon ingot, includes the following steps: firstly, preparing raw materials, the raw materials including ammonium chloride and silicon material; then the raw material with high temperature heating, the molten material even after curing, the polysilicon ingots, the raw materials including 1 quality copies of the silicon material and 1.0x10

【技术实现步骤摘要】
提升多晶硅锭转换效率的方法
本专利技术涉及多晶铸锭工艺，尤其涉及一种提升多晶硅锭转换效率的方法。
技术介绍
多年来，由于光伏产业的蓬勃发展，使硅片制造与设备供货商在激烈竞争下，无不挖空心思去降本及最重要的提升硅锭转换效率。因此，各多晶铸锭厂工艺及设备优化也到达了一定的成熟度，目前来看，各制造商在成本降低以及转换效率提升部份都遇到不同程度之瓶颈。在此情形下，几经研究与实测验证，进而开发出一种简易、平价而有效的铸锭工艺优化方法，以更能贴近多晶硅片制造者所需。于是，本专利技术人对多晶铸锭工艺进行了解与分析，并结合硅锭转换效率影响因子的研究，进而找出方式来达到提升整体硅锭转换效率，原理上，影响硅锭转换效率主要因子有二，一是硅锭铸锭过程所形成的晶格结构;二是硅锭本身因原物料所带入的金属杂质，例如铁，铜，钠，钾等等。有关硅锭晶格结构在实务上优化已由一般铸锭工艺的全熔法，即异质长晶，转为半熔法，即同质长晶后获得实现，其相对转换效率提升约0.3-0.4%；相对而言，大家对于金属杂质的影响，除了使用纯度高之硅料外，目前似乎别无它法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种提升多晶硅锭转换效率的方法,利用硅主材内杂质相互束缚的原理，在铸锭过程中，添加非金属化合物氯化铵，使其产生氯离子与硅主材本身所含金属杂质离子产生化合或错化物，以有效抑制硅锭内金属杂质与少数载子的复合，从而增加硅锭少子寿命，以达到提升硅锭转换效率的目的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提升多晶硅锭转换效率的方法，包括以下步骤：首先准备原料，所述原料包括氯化铵和硅料；接着将原料一起高温加热，使所述原料熔融均匀后再固化，即得到多晶硅锭。最优的，在所述“准备原料”步骤中，所述原料包括1质量份的硅料和1.0x10-8～20.0x10-8质量份的氯化铵。最优的，所述硅料为立体形状的硅块，所述硅块包括纯硅块、承载用纯硅块和覆盖用纯硅块，所述承载用纯硅块上设置有凹陷坑，凹陷坑用于放置氯化铵，所述覆盖用纯硅块表面与凹陷坑上开口的表面相匹配，即覆盖用纯硅块将凹陷坑的上开口封闭。最优的，所述“准备原料”的具体步骤为：将氯化铵放置于承载用纯硅块上的凹陷坑内，然后使用覆盖用纯硅块将凹陷坑的上开口封闭，纯硅块、设置有氯化铵的承载用纯硅块和覆盖在凹陷坑上开口的覆盖用纯硅块作为原料摆放于坩埚内。最优的，所述“准备原料”的具体步骤为：将所述凹陷坑内设置有氯化铵，且凹陷坑的上开口被覆盖用纯硅块封闭的承载用纯硅块摆放于坩埚的中间或者所述凹陷坑内设置的氯化铵位于坩埚的中间。最优的，所述“准备原料”的具体步骤为：所述凹陷坑内设置有氯化铵，且凹陷坑的上开口被覆盖用纯硅块封闭的承载用纯硅块摆放的位置距离坩埚底部的距离是整个坩埚深度的四分之一或者所述凹陷坑内设置的氯化铵的位置距离坩埚底部的距离是整个坩埚深度的四分之一。最优的，所述“准备原料”的具体步骤为：所述凹陷坑内设置有氯化铵，且凹陷坑的上开口被覆盖用纯硅块封闭的承载用纯硅块周围摆放纯硅块。最优的，所述氯化铵为晶体粉末剂。一种多晶硅锭，是使用上述的提升多晶硅锭转换效率的方法制造得到的多晶硅锭。一种太阳能电池，是使用上述提升多晶硅锭转换效率的方法制成的多晶硅锭制作而成的电池。由上述技术方案可知，本专利技术提供的提升多晶硅锭转换效率的方法，在多晶铸锭过程中添加氯化铵，利用硅主材内杂质相互束缚的原理，使其产生的氯离子与硅主材本身所含之金属杂质离子产生化合或错化物，以有效抑制硅锭内金属杂质与少数载子的复合，从而增加硅锭的少子寿命，以达硅锭转换效率之提升，通过此独创之方法，其相对转换效率最大可提升约0.2%。附图说明附图1是氯化铵与硅料的比例与硅锭平均转换效率关系的折线图。附图2是不同比例的氯化铵与硅料制成的硅锭的平均少子寿命。具体实施方式结合本专利技术的附图，对专利技术实施例的技术方案做进一步的详细阐述。提升多晶硅锭转换效率的方法，包括以下步骤：第一步，准备原料，所述原料包括1质量份的硅料和1.0x10-8～20.0x10-8质量份的氯化铵。第二步，将原料一起高温加热，使所述原料熔融均匀后再固化，即得到多晶硅锭。硅料为任意立体形状的硅块，硅块包括纯硅块、承载用纯硅块和覆盖用纯硅块，所述承载用纯硅块上设置有凹陷坑，凹陷坑用于放置氯化铵，所述覆盖用纯硅块表面与凹陷坑上开口的表面相匹配，即覆盖用纯硅块将凹陷坑的上开口封闭。使用承载用纯硅块盛放氯化铵并且使用覆盖用纯硅块将凹陷坑封闭是因为氯化铵的熔点远远低于硅块，这样子融化状态的氯化铵就被封闭在凹陷坑中，不会蒸发的同时不会流失，使用这种方式添加氯化铵效果最佳。硅块表面积大于或者等于25cm2，且厚度大于或者等于1cm，凹陷坑口径面积大于或者等于1cm2，且深度大于或者等于0.5cm，且凹陷坑位于承载用纯硅块的中心。所述“准备原料”的具体步骤为：将晶体粉末剂氯化铵放置于承载用纯硅块上的凹陷坑内，然后使用覆盖用纯硅块将凹陷坑的上开口封闭，纯硅块、设置有氯化铵的承载用纯硅块和覆盖在凹陷坑上开口的覆盖用纯硅块作为原料摆放于坩埚内。具体布置为：底层和周围都铺设摆放纯硅块，将所述凹陷坑内设置有氯化铵，且凹陷坑的上开口被覆盖用纯硅块封闭的承载用纯硅块摆放于坩埚的中间，且所述凹陷坑内设置有氯化铵，且凹陷坑的上开口被覆盖用纯硅块封闭的承载用纯硅块摆放的位置距离坩埚底部的距离是整个坩埚深度的四分之一；或者所述凹陷坑内设置的氯化铵位于坩埚的中间，且所述氯化铵的位置距离坩埚底部的距离是整个坩埚深度的四分之一，所述凹陷坑内设置有氯化铵，且凹陷坑的上开口被覆盖用纯硅块封闭的承载用纯硅块周围摆放纯硅块。第二步，将原料一起高温加热，使所述原料熔融均匀后再固化，即得到多晶硅锭。后续将多晶硅锭切方成硅砖，然后硅砖切片成硅片，硅片就可以用于电池，尤其是太阳能电池。我们还对这种提升多晶硅锭转换效率的方法制造出来的多晶硅锭转换效率做了实验，按照氯化铵与硅料的不同比例，分成了七组实验，使用同一铸锭炉,使用相同物料，按照本专利技术所述的提升多晶硅锭转换效率的方法进行多晶硅锭，即将硅料分类后，将纯硅块和带氯化铵的硅块摆放至坩埚中的合适位置，经过铸锭炉铸造成一整块硅锭，然后将硅锭切方成硅砖，硅砖切片成硅片；七组实验分别生产1颗硅锭,每颗硅锭切成硅片后，送至相同的电池片厂以相同电池工艺进行转换效率测试，最后可得七组实验得到的多晶硅锭的平均转换效率，结果如表1所示。如附图1所示，随着氯化铵添加量的增加,平均转换效率也跟着递增并最终达到了极限而趋于平缓，并且在1质量份的硅料和12.1x10-8质量份的氯化铵作为原料的情况下，平均转换效率相对对照增幅0.22%。同时将上述七组实验得到的每颗硅锭切方后,分别取每个切方后的硅锭相同位置的一小块硅锭进行少子寿命量测,即可得到每个测试条件下每颗硅锭的平均少子寿命结果，结果如表2所示。如附图2所示，各测试条件的少子寿命结果图,即各实验条件下得到的硅锭的少子寿命图谱，同样灰阶设定下,颜色越深蓝,代表少子寿命越好，因为附图提交的是黑白形式的，所以是同样灰阶设定下,颜色越深黑,代表少子寿命越好。本实验结果显示随着氯化铵添加量增加,硅锭少子寿命也跟着递增，在实验六的情况下达到最长寿命。由此可见，本专利技术突破多晶硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升多晶硅锭转换效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先准备原料，所述原料包括氯化铵和硅料；接着将原料一起高温加热，使所述原料熔融均匀后再固化，即得到多晶硅锭。

【技术特征摘要】
1.一种提升多晶硅锭转换效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先准备原料，所述原料包括氯化铵和硅料；接着将原料一起高温加热，使所述原料熔融均匀后再固化，即得到多晶硅锭。2.根据权利要求1所述的提升多晶硅锭转换效率的方法，其特征在于：在所述“准备原料”步骤中，所述原料包括1质量份的硅料和1.0x10-8～20.0x10-8质量份的氯化铵。3.根据权利要求2所述的提升多晶硅锭转换效率的方法，其特征在于：所述硅料为立体形状的硅块，所述硅块包括纯硅块、承载用纯硅块和覆盖用纯硅块，所述承载用纯硅块上设置有凹陷坑，凹陷坑用于放置氯化铵，所述覆盖用纯硅块表面与凹陷坑上开口的表面相匹配，即覆盖用纯硅块将凹陷坑的上开口封闭。4.根据权利要求3所述的提升多晶硅锭转换效率的方法，其特征在于：所述“准备原料”的具体步骤为：将氯化铵放置于承载用纯硅块上的凹陷坑内，然后使用覆盖用纯硅块将凹陷坑的上开口封闭，纯硅块、设置有氯化铵的承载用纯硅块和覆盖在凹陷坑上开口的覆盖用纯硅块作为原料摆放于坩埚内。5.根据权利要求4所述的提升多晶硅锭转换效率的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建隆，徐建国，顾燕滨，王飞，刘洁，胥明，
申请(专利权)人：宁夏银和新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64