一种活性气体辅助生长晶体硅的方法技术

本发明专利技术公开了一种活性气体辅助生长晶体硅的方法，包括步骤：S1：将硅料入铸锭炉后加热熔化，待硅料完全熔化后，将注气管逐渐从炉腔顶部伸到硅熔体上表面，缓慢通过注气管向炉体内通入氩气；S2：待注气管表面温度与硅熔体接近后，将注气管逐渐伸入硅熔体的内部，同时保持氩气流；S3：注气管逐渐伸入硅熔体中下部，注气管的出气口距离长晶界面5‑10mm处，将注气管中的氩气切换成氩气稀释的Cl2、HCl、氯化烷烃或氯化烯烃的一种或几种的混合气体；S4：随着长晶界面高度的不断上升，不断提升注气管的高度，并始终保持注气管的出气口距离长晶界面5‑10mm，待长晶过程即将完成时，将注气管中的活性气体切换成氩气，并将注气管提升至硅熔体液面之上。

Method for assisting growth of crystal silicon by active gas

The invention discloses a method of active gas assisted growth of crystalline silicon, which comprises the following steps: S1: silicon material into the ingot furnace after heating and melting, the silicon material is completely melted, the injection pipe gradually from the top of an oven cavity extending to the upper surface of the silicon melt, slowly through the air injection into the furnace body by argon gas; S2 note: the trachea and the surface temperature of silicon melt after the close, inside the injection pipe gradually into the silicon melt, while maintaining the argon flow; S3: injection pipe gradually extends into the lower part of the silicon melt, the outlet of long distance gas injection crystal interface 5 10mm, the gas mixture of one or several argon injection pipe in switch the argon dilution of Cl2, HCl, or chlorinated alkane olefin chloride; S4: with the rising height of the crystal interface, improve the injection pipe height, and always maintain the outlet of long distance gas injection 5 crystal interface 10m M, when the crystallization process is nearing completion, the active gas in the injection pipe is converted to argon, and the injection pipe is elevated to the liquid level of the silicon melt.

【技术实现步骤摘要】
一种活性气体辅助生长晶体硅的方法
本专利技术涉及一种晶体硅生长方法，尤其涉及一种活性气体辅助生长晶体硅的方法，通过活性气体辅助生长高性能晶体硅铸锭，属于太阳电池晶硅生长

技术介绍
晶体硅的铸锭生长过程是晶体硅太阳能电池生产过程中的重要环节。晶体硅的晶体质量从根本上决定了硅晶体太阳能电池的性能。目前，晶体硅太阳能电池对应的多晶硅或准单晶晶体生长主要在铸锭炉内完成。为了在硅晶体生长过程中尽可能避免杂质对晶体质量的污染，通常使用惰性气体，一般为氩气，压力在600mBar左右，对硅熔体进行保护。以往的研究和实践表明，改善热场结构可以优化惰性气体的流动方式，从而可有效阻挡铸锭炉热场材料中的杂质对硅熔体产生污染。如在专利号为201620469712.2，名称为“一种下部排气的多晶硅铸锭炉热场结构”的中国技术专利文件，和专利号为201620267062.3，名称为“一种多晶硅铸锭炉进气排杂结构”的中国技术专利文件，以及申请号为“201610143044.9”，名称为“多晶硅铸锭炉保护气循环系统”中，均公开了这种通过改变热场结构来优化惰性气体流动方式从而提及高晶体硅的性能的技术方案。但是，氩气等惰性气体的保护只能降低加热器、保温层等硅熔体外界的环境对硅熔体的污染，而无法有效去除硅熔体自身含有的杂质。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中，晶体硅的铸锭生长过程中无法有效去除硅熔体自身含有的杂质的技术问题，提供一种活性气体辅助生长晶体硅的方法，通过活性气体辅助生长高性能晶体硅铸锭，提高晶体硅铸锭的质量，从而提高太阳电池的性能。为此，本专利技术采用如下技术方案：一种活性气体辅助生长晶体硅的方法，包括如下步骤：S1：将硅料入铸锭炉后加热熔化，待硅料完全熔化后，将注气管逐渐从炉腔顶部伸到硅熔体上表面，缓慢通过注气管向炉体内通入氩气；S2：待注气管表面温度与硅熔体接近后，将注气管逐渐伸入硅熔体的内部，同时保持氩气流；S3：注气管逐渐伸入硅熔体中下部，注气管的出气口距离长晶界面5-10mm处，将注气管中的氩气切换成氩气稀释的Cl2、HCl、氯化烷烃和/或氯化烯烃气体的一种或几种的混合气体；S4：随着长晶界面高度的不断上升，不断提升注气管的高度，并始终保持注气管的出气口距离长晶界面5-10mm，待长晶过程即将完成时，将注气管中的活性气体切换成氩气，并将注气管提升至硅熔体液面之上。进一步地，在步骤S3中，所述混合气体为体积百分比的下述气体：1-45‰的Cl2、1-50‰HCl，0.1-20‰氯化烷烃和/或氯化烯烃，余量为氩气。进一步地，在步骤S3中，所述混合气体为体积百分比的下述气体：10-45‰的Cl2、10-45‰HCl，1-20‰氯化烷烃和/或氯化烯烃，余量为氩气。进一步地，在步骤S3中，所述混合气体为体积百分比的下述气体：10-45‰的Cl2、10-45‰HCl，1-20‰氯化烷烃和/或氯化烯烃，余量为氩气。进一步地，在步骤S3中，所述混合气体为体积百分比的下述气体：1-45‰的Cl2，余量为氩气。进一步地，在步骤S3中，所述混合气体为体积百分比的下述气体：1-50‰HCl，余量为氩气。进一步地，在步骤S3中，所述混合气体为体积百分比的下述气体：0.1-20‰氯化烷烃和/或氯化烯烃，余量为氩气。进一步地，在步骤S3中，所述混合气体为体积百分比的下述气体：1-45‰的Cl2、1-50‰HCl，余量为氩气。进一步地，在步骤S3中，所述混合气体为体积百分比的下述气体：1-50‰HCl，0.1-20‰氯化烷烃和/或氯化烯烃，余量为氩气。进一步地，在步骤S3中，所述混合气体为体积百分比的下述气体：1-45‰的Cl2，0.1-20‰氯化烷烃和/或氯化烯烃，余量为氩气。在本专利技术中，氯化烷烃、氯化烯烃，可以用分子式为CnH2n+2-kClk或者CnH2n-kClk来表示，具体地可以为C2H5Cl、C2H4Cl2等。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过在晶体硅铸锭过程中，向硅熔体中通入Cl2、HCl以及氯化烷烃和/或氯化烯烃气体的一种或几种的混合气体，使其与硅熔体中的杂质特别是金属杂质进行反应生成挥发性高的氯化物，并随氩气排出，进而达到提高晶体硅品质的目的。从而可在晶体生长过程中高效率去除硅熔体中的金属杂质，提高晶体硅晶体的整体少子寿命，尤其是降低晶体硅锭头部的低少子寿命区域，从而提高晶体硅晶体质量，降低晶体硅晶体铸造成本。附图说明图1为本专利技术使用的设备的示意图；图中，1为注气管，1a为活性气体进气管，1b为氩气进气管，1c为出气口，2为压力密封舱，3为铸锭炉，4为坩埚，5为硅熔体，6为长晶界面。具体实施方式以下实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1本专利技术的活性气体辅助生长晶体硅的方法，包括如下步骤：S1：将硅料入铸锭炉后加热熔化，待硅料完全熔化后，将氮化硅或石墨材质的注气管逐渐从炉腔顶部伸到硅熔体上表面，缓慢通过注气管向炉体内通入氩气；S2：待注气管表面温度与硅熔体接近后，将注气管逐渐伸入硅熔体的内部，同时保持氩气流；S3：注气管逐渐伸入硅熔体中下部，注气管的出气口距离长晶界面5-10mm处，将注气管中的氩气切换成体积百分比的下述混合气体：1-10‰的Cl2、1-10‰HCl，0.1-5‰的C2H5Cl与C2H4Cl2混合气体，余量为氩气；S4：随着长晶界面高度的不断上升，不断提升注气管的高度，并始终保持注气管的出气口距离长晶界面5-10mm，待长晶过程即将完成时，将注气管中的活性气体切换成氩气，并将注气管提升至硅熔体之上。为了方便理解本专利技术的方法，图1示出了本专利技术的方法使用的设备，其中，1为注气管，注气管1具有两个进气口和一个出气口1c，两个进气口分别为活性气体进气管1a和氩气进气管1b，两个进气口之间通过压力密封舱2进行密封和切换，3为铸锭炉，铸锭炉内设置有坩埚4，硅料在坩埚内被加热成硅熔体5，从硅熔体5的底部开始长晶，形成长晶界面6，长晶过程中，控制注气管的出气口1c与长晶界面的距离，使硅熔体内的杂质与活性气体有效反应，形成发性高的氯化物，并随氩气排出，进而达到提高晶体硅品质的目的。实施例2如图1所示，本专利技术的活性气体辅助生长晶体硅的方法，包括如下步骤：S1：将硅料入铸锭炉后加热熔化，待硅料完全熔化后，将氮化硅或石墨材质的注气管逐渐从炉腔顶部伸到硅熔体上表面，缓慢通过注气管向炉体内通入氩气；S2：待注气管表面温度与硅熔体接近后，将注气管逐渐伸入硅熔体的内部，同时保持氩气流；S3：注气管逐渐伸入硅熔体中下部，注气管的出气口距离长晶界面6mm处，将注气管中的氩气切换成体积百分比的下述混合气体：10-50‰的Cl2、1-10‰的HCl，0.1-5‰的C2H5Cl与C2H4Cl2混合气体，余量为氩气；S4：随着长晶界面高度的不断上升，不断提升注气管的高度，并始终保持注气管的出气口距离长晶截面6mm，待长晶过程即将完成时，将注气管中的活性气体切换成氩气，并将注气管提升至注气管的出气口位于硅熔体液面之上。本实施例使用的设备与实施例1相同。实施例3如图1所示，本专利技术的活性气体辅助生长晶体硅的方法，包括如下步骤：S1：将硅料入铸锭炉后加热熔化，待硅料完全熔化后，将氮化硅或石墨材质的注气管逐渐从炉腔顶部伸到硅熔体上表面，缓慢通过注气管向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性气体辅助生长晶体硅的方法，包括如下步骤：S1：将硅料入铸锭炉后加热熔化，待硅料完全熔化后，将注气管逐渐从炉腔顶部伸到硅熔体上表面，缓慢通过注气管向炉体内通入氩气；S2：待注气管表面温度与硅熔体接近后，将注气管逐渐伸入硅熔体的内部，同时保持氩气流；S3：注气管逐渐伸入硅熔体中下部，注气管的出气口距离长晶界面5‑10mm处，将注气管中的氩气切换成氩气稀释的Cl2、HCl、氯化烷烃或氯化烯烃的一种或几种的混合气体；S4：随着长晶界面高度的不断上升，不断提升注气管的高度，并始终保持注气管的出气口距离长晶界面5‑10mm，待长晶过程即将完成时，将注气管中的活性气体切换成氩气，并将注气管提升至硅熔体液面之上。

【技术特征摘要】
1.一种活性气体辅助生长晶体硅的方法，包括如下步骤：S1：将硅料入铸锭炉后加热熔化，待硅料完全熔化后，将注气管逐渐从炉腔顶部伸到硅熔体上表面，缓慢通过注气管向炉体内通入氩气；S2：待注气管表面温度与硅熔体接近后，将注气管逐渐伸入硅熔体的内部，同时保持氩气流；S3：注气管逐渐伸入硅熔体中下部，注气管的出气口距离长晶界面5-10mm处，将注气管中的氩气切换成氩气稀释的Cl2、HCl、氯化烷烃或氯化烯烃的一种或几种的混合气体；S4：随着长晶界面高度的不断上升，不断提升注气管的高度，并始终保持注气管的出气口距离长晶界面5-10mm，待长晶过程即将完成时，将注气管中的活性气体切换成氩气，并将注气管提升至硅熔体液面之上。2.根据权利要求1所述的活性气体辅助生长晶体硅的方法，其特征在于：在步骤S3中，所述混合气体为体积百分比的下述气体：1-45‰的Cl2、1-50‰HCl，0.1-20‰氯化烷烃和/或氯化烯烃，余量为氩气。3.根据权利要求1所述的活性气体辅助生长晶体硅的方法，其特征在于：在步骤S3中，所述混合气体为体积百分比的下述气体：10-45‰的Cl2、10-45‰HCl，1-20‰氯化烷烃和/或氯化烯烃，余量为氩气。4.根据权利要求1所述的活性气体辅助生长晶体硅的方法，其特征在于：在步骤S3中，所述混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹长浩，皮尔威灵顿，熊震，刘超，
申请(专利权)人：常州天合光能有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32