晶体硅锭的制备方法技术

本申请提供一种晶体硅锭的制备方法，包括在坩埚底部铺设单晶籽晶层，所述坩埚内形成有第一装料空间、位于第一装料空间外周的第二装料空间；接着，在所述第一装料空间装填第一类硅料，并在所述第二装料空间装填第二类硅料，所述第二类硅料的最大体积小于第一类硅料的平均体积；最后，加热并经定向凝固得到晶体硅锭。通过在坩埚内不同区域分别装设体积不同的第一类硅料与第二类硅料，使得邻近坩埚侧壁的区域具有更多的间隙空间，且所述第二类硅料相对体积与质量较小，能够通过自身位置移动或扭转，有效释放应力，降低坩埚破裂风险。降低坩埚破裂风险。降低坩埚破裂风险。

【技术实现步骤摘要】
晶体硅锭的制备方法


[0001]本申请涉及光伏生产
，特别涉及一种晶体硅锭的制备方法。

技术介绍

[0002]通过定向凝固法进行类单晶铸锭一定程度上兼顾了传统单晶、多晶硅片生产的优点，具有较高的性价比，近年成为业内积极研究的重要方向。上述类单晶铸锭通常是在坩埚底部铺设一层籽晶，再将硅料装填至坩埚内并进行加热，加热过程中通过温场控制使得籽晶不被完全熔化，并使得熔融硅料自底部的籽晶位置向上逐渐完成晶体硅锭生长。
[0003]实际生产过程中，铸锭坩埚可能会出现破裂，发生硅液溢流，造成物料损失，甚而引发严重的安全事故。据现场经验，坩埚破裂很大部分原因在于籽晶与硅料的装填不够合理，上方的硅料熔融后流动到坩埚底部，温度降低重新凝固时，其体积膨胀，对坩埚壁产生挤压作用，进而导致坩埚破裂，出现溢流。因此，需要对现有晶体硅锭制备过程进行优化，避免坩埚破裂，降低硅液溢流风险。

技术实现思路

[0004]本申请目的在于提供一种晶体硅锭的制备方法，能够有效降低坩埚破裂风险，保证安全生产。
[0005]为实现上述目的，本申请提供一种晶体硅锭的制备方法，主要包括：
[0006]在坩埚底部铺设单晶籽晶层；其中，所述坩埚还具有第一装料空间、环绕所述第一装料空间且位于所述第一装料空间与坩埚侧壁之间的第二装料空间；
[0007]在第一装料空间装填第一类硅料；
[0008]在第二装料空间装填第二类硅料，所述第二类硅料的最大体积小于所述第一类硅料的平均体积；
[0009]加热，并经定向凝固得到晶体硅锭。
[0010]作为本申请实施例的进一步改进，所述单晶籽晶层与坩埚侧壁间隔设置。
[0011]作为本申请实施例的进一步改进，所述第一装料空间与坩埚侧壁的距离大于所述单晶籽晶层与坩埚侧壁的间距。
[0012]作为本申请实施例的进一步改进，在所述单晶籽晶层与坩埚侧壁之间放置第三类硅料，所述第三类硅料的平均体积小于所述第二类硅料的平均体积，且所述第三类硅料的最大尺寸小于所述单晶籽晶层与坩埚侧壁的间距。
[0013]作为本申请实施例的进一步改进，所述第三类硅料的装填高度向上超过所述单晶籽晶层的高度，且使得所述第三类硅料不落入所述第一装料空间内。
[0014]作为本申请实施例的进一步改进，在所述第三类硅料装填完成后，在所述第一装料空间装填第一类硅料，得到第一硅料层，所述第一硅料层由若干所述第一类硅料构成；
[0015]在第一硅料层外周装填第二类硅料，并使得第二类硅料的装填高度向上超过第一硅料层，且超出所述第一硅料层的部分第二类硅料贴近所述坩埚侧壁设置；
[0016]在所述第一硅料层上方装填第一类硅料，得到第二硅料层。
[0017]作为本申请实施例的进一步改进，所述第三类硅料的最大尺寸不超过5mm。
[0018]作为本申请实施例的进一步改进，所述单晶籽晶层与坩埚侧壁的间距设置为15～30mm。
[0019]作为本申请实施例的进一步改进，所述单晶籽晶层的铺设包括选取若干方块籽晶；再将若干所述方块籽晶在坩埚底部排布呈正四边形，且使得所述单晶籽晶层四周的边缘与坩埚侧壁的间距相一致。
[0020]作为本申请实施例的进一步改进，在所述第二装料空间装填第二类硅料，并使得第二类硅料不落入第一装料空间；
[0021]再于所述第一装料空间装填第一类硅料，得到第一硅料层，所述第一硅料层由若干所述第一类硅料构成；
[0022]在所述第一硅料层的外周装填第二类硅料，并使得第二类硅料的装填高度向上超过第一硅料层，且超出所述第一硅料层的部分第二类硅料贴近所述坩埚侧壁设置；
[0023]在所述第一硅料层上方继续装填第一类硅料，得到第二硅料层。
[0024]作为本申请实施例的进一步改进，所述第一类硅料的装填高度向上超出所述坩埚侧壁，且所述第一类硅料超出所述坩埚侧壁的高度不超过150mm。
[0025]作为本申请实施例的进一步改进，所述第二类硅料的装填高度不超出所述坩埚侧壁。
[0026]作为本申请实施例的进一步改进，所述第二类硅料的最大尺寸不超过30mm。
[0027]本申请的有益效果是：采用本申请制备方法，通过在籽晶层周围设置第一硅料，并在所述籽晶层及第一硅料上方邻近坩埚侧壁的区域设置第二硅料，使得所述坩埚侧壁附近位置具有更多的间隙空间，更有效地应对硅料膨胀；且所述第一硅料、第二硅料相对质量较小，能够通过自身位置移动或扭转，能够有效释放应力，降低坩埚破裂风险，避免溢流。
附图说明
[0028]图1是本申请晶体硅锭的制备方法的主要流程示意图；
[0029]图2是采用图1制备方法完成籽晶层与第三类硅料装填时的状态示意图；
[0030]图3是采用图1制备方法完成第一类硅料与第二类硅料装填时的状态示意图。
[0031]101-单晶籽晶层；102-第三类硅料；103-第二类硅料；104-第一类硅料；200-坩埚。
具体实施方式
[0032]以下将结合附图所示的实施方式对本申请进行详细描述。但该实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
[0033]参图1至图3所示，本申请提供的晶体硅锭的制备方法包括：
[0034]提供若干籽晶，将若干所述籽晶依次排布在坩埚200底部，得到单晶籽晶层101，所述单晶籽晶层101与坩埚200侧壁间隔设置，所述坩埚200内还具有第一装料空间、环绕所述第一装料空间且位于所述第一装料空间与坩埚200侧壁之间的第二装料空间；
[0035]在所述单晶籽晶层101与坩埚200侧壁之间放置第三类硅料102；
[0036]在所述第一装料空间放置第一类硅料104，并在所述第二装料空间放置第二类硅料103，其中，所述第二类硅料103、第三类硅料102的最大体积均小于所述第一类硅料104的平均体积，所述第二类硅料103的平均体积大于所述第三类硅料102的平均体积，且所述第三类硅料102的最大尺寸小于所述单晶籽晶层101与坩埚200侧壁的间距；
[0037]加热使得所述第二类硅料103、第一类硅料104熔化，并使得所述单晶籽晶层101、第三类硅料102远离坩埚200底部的部分也发生熔化，再根据既定长晶工艺由下至上定向凝固得到相应的晶体硅锭。
[0038]所述籽晶采用方块籽晶，通常可由既定的单晶硅棒切割得到，若干所述籽晶的尺寸规格一致，以便于铺设。所述单晶籽晶层101的铺设具体包括将若干所述籽晶在坩埚200底部阵列排布呈正四边形的单晶籽晶层101，且使得所述单晶籽晶层101位于坩埚200的中心位置，即所述单晶籽晶层101的四周边缘与坩埚200侧壁的间距相一致。除此，所述单晶籽晶层101与坩埚200侧壁的间距D设置为15～30mm。
[0039]所述第一装料空间与坩埚200侧壁的距离S大于所述单晶籽晶层101与坩埚200侧壁的间距D，通常地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅锭的制备方法，其特征在于：在坩埚底部铺设单晶籽晶层；其中，所述坩埚还具有第一装料空间、环绕所述第一装料空间且位于所述第一装料空间与坩埚侧壁之间的第二装料空间；在第一装料空间装填第一类硅料；在第二装料空间装填第二类硅料，所述第二类硅料的最大体积小于所述第一类硅料的平均体积；加热，并经定向凝固得到晶体硅锭。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述单晶籽晶层与坩埚侧壁间隔设置。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述第一装料空间与坩埚侧壁的距离大于所述单晶籽晶层与坩埚侧壁的间距。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在所述单晶籽晶层与坩埚侧壁之间放置第三类硅料，所述第三类硅料的平均体积小于所述第二类硅料的平均体积，且所述第三类硅料的最大尺寸小于所述单晶籽晶层与坩埚侧壁的间距。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述第三类硅料的装填高度向上超过所述单晶籽晶层的高度，且使得所述第三类硅料不落入所述第一装料空间内。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在所述第三类硅料装填完成后，在所述第一装料空间装填第一类硅料，得到第一硅料层，所述第一硅料层由若干所述第一类硅料构成；在第一硅料层外周装填第二类硅料，并使得第二类硅料的装填高度向上超过第一硅料层，且超出所述第一硅料层的部分第二类硅料贴近所述坩埚侧壁设置；在所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王全志，陈伟，李林东，唐珊珊，陈志军，
申请(专利权)人：包头阿特斯阳光能源科技有限公司阿特斯阳光电力集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：