本申请涉及晶体制备技术领域，尤其涉及一种使用阻隔物避免在晶体铸锭过程中引入杂质的方法。
背景技术：
太阳能晶体硅材料是最主要的光伏材料，它应用于太阳能电池，可以将太阳能转化为电能，在常规能源紧缺的今天，太阳能具有巨大的应用价值，近年来，全球太阳能光伏产业迅速增长，太阳能电池产量快速增加，直接拉动了多晶硅需求的急剧膨胀。太阳能晶体硅材料包括单晶硅和多晶硅材料。太阳能级晶体硅材料高昂的制造成本以及复杂的制备工艺是制约光伏产业大发展的瓶颈，严重阻碍了我国太阳能电池的推广和使用。我国能够自主生产的太阳能晶体硅严重不能满足中国市场的需求，绝大部分原材料需要进口，开发适合我国国情的太阳能晶体硅尤其是单晶硅制备技术符合国家能源战略的要求，是我国光伏产业大发展的必由之路。
为此，世界各国都在积极开发具有生产周期短、污染小、成本低、工艺相对简单、规模大小可控的制备高纯硅材料的新工艺方法，而冶金法由于具备以上优点，被认为是最能有效降低多晶硅生产成本的技术之一，目前已成为世界各国竞相研发的热点。电子束熔炼技术是冶金法制备太阳能多晶硅中重要的方法之一，它是利用高能量密度的电子束作为热源的工艺方法，一般的电子束熔炼方法是通过融化硅料形成熔池后，在电子束产生的高温下，表面蒸发去除饱和蒸汽压较高的杂质如磷，铝等，然后将硅液倒入凝固坩埚中，再利用金属杂质的定向凝固作用，使金属在凝固时，液态中的金属杂质含量高于固态，如此，金属杂质在最后凝固的区域富集，最后通过去除金属含量富集的部分即可得到高纯硅锭。但是此过程控制复杂，需要用电子束继续对凝固坩埚进行加热，且同时降低电子束束流来使温度逐渐降低使铸锭从凝固坩埚底部逐层凝固。单炉生产时间长，设备繁杂。
目前在生产太阳能级晶体硅材料时，在半熔铸锭工艺中，使用籽晶(so,s1,rec等)铺底，引晶过程中熔融硅液顺着籽晶空隙下流至坩埚底部，在坩埚氮化硅涂层上形核，造成分布杂乱引晶较差。同时硅液和坩埚固液接触,高浓度杂质扩散进硅锭内，导致硅锭杂质增多，尾部红区增长，良品率降低。
因此，如何降低半熔硅铸锭中的杂质量、减少尾部红区和提高产品合格率是太阳能级晶体铸锭的半熔铸锭工艺亟待解决的问题。
需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本申请提出了一种使用阻隔物避免在晶体铸锭过程中引入杂质的方法，包括以下步骤：在装籽晶前，先在坩埚底部加入阻隔物，以减少坩埚杂质引入晶体铸锭中。在坩埚底部铺上阻隔物后，能有效避免晶体原材料液下流与坩埚接触反应，阻隔坩埚杂质扩散进入晶体铸锭，防止了底部粘锅，缩短了尾部低少子区，提升了晶体铸锭良品率。
在一示例中，所述阻隔物的厚度为0.2mm-15.0mm。
在一示例中，所述阻隔物为对应晶体铸锭经切割加工后，性能指标不能满足实际需求的加工物，可为分拣片、硅片、硅块、碳化硅片或碳化硅块。分拣片为晶棒切割后不合格的较完整的晶片，硅片、硅块、碳化硅片或碳化硅块为晶棒切割后性能指标未达标的较完整的硅片、硅块、碳化硅片或碳化硅块。
在一示例中，优选的，阻隔物为分拣片。
在一示例中，优选的，使用阻隔物避免在晶体铸锭过程中引入杂质的方法，具体步骤包括以下步骤：
(1)坩埚喷涂配比：底部：100g氮化硅+360ml水，侧部：100g氮化硅+230ml水+10ml陶瓷粘结剂+62ml硅溶胶；
(2)铺底：将选择好的阻隔物对坩埚进行铺底；
(3)装籽晶：选择晶向好且无机械损伤的籽晶装入炉膛中；
(4)装料：将纯度满足要求的晶体原材料装入坩埚中；
(5)抽真空：将坩埚内抽真空，并通入氩气；
(6)铸锭：对坩埚进行加热，使晶体原材料融化，持续加热，进行铸锭，得到产品。
在一示例中，步骤(4)中的晶体原材料为多晶硅原材料、单晶硅原材料、多晶碳化硅原材料、单晶碳化硅原材料中一种。
在一示例中，优选的，步骤(4)中的晶体原材料为多晶硅原材料。
在一示例中，步骤(5)通入氩气的方式是间歇式通入方式，在不影响保护气氛的同时，减少了氩气使用量。
在一示例中，步骤(6)中的铸锭方法为半熔法铸锭。
通过本申请提出标定方式能够带来如下有益效果：
1.本申请在铺籽晶前通过引入阻隔物，能阻止晶体铸锭原料液在坩埚氮化硅涂层上形成核，造成籽晶分布杂乱、引晶较差，有效避免晶体铸锭原料液下流与坩埚接触反应，防止了底部粘锅，减少了晶体铸锭中的杂质，缩短了尾部红区(低少子区)，提升了良品率，所得晶棒的头尾部的不合格部分减少，很大程度上提高了原料利用率，减少原料浪费，节约成本，提高生产收益。与不使用阻隔物制得的产品相比，使用阻隔物后生产出产品的良品率提升1.5-2％。
2.作为本申请优选的分拣片得不到应用，也就作为废品进行处理，这样很大程度上浪费了原材料。本申请充分利用了分拣片，将分拣片的作用发挥到最大，有效的提高了产品的合格率。
3.本申请通过间歇式通入氩气，在不影响保护气氛的同时，减少了氩气使用量，节约了资源，降低了成本。
4.使用本申请的方法制得的晶体产品的红区的长度较短，仅为30-40mm，而不使用阻隔物所得晶体产品的红区的长度较长，达到50-60mm，可见，阻隔物的使用对提高晶体产品合格率方面起着非常重要的作用，在很大程度上提高了晶体铸锭的生产效率。
具体实施方式
为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合具体实施例进行详细说明。
本申请对阻隔物未作特殊的限定，只要能在晶体铸锭过程中其他阻隔作用，避免杂质引入铸锭中，这样的物质都在本申请的保护范围中。作为优选，本申请的阻隔物为对应晶体铸锭经切割加工后，性能指标不能满足实际需求的加工物，比如晶片、晶块等，尤其是分拣片、硅片、硅块、碳化硅片或碳化硅块中的一种。分拣片为晶棒切割后不合格的较完整的晶片，分拣片可包括性能指标合格而外观不符合要求的晶片，性能指标不合格而外观符合要求或外观不符合要求的晶片。硅片、硅块、碳化硅片或碳化硅块为晶棒切割后性能指标未达标的较完整的硅片、硅块、碳化硅片或碳化硅块。
本申请对阻隔物的厚度未作特殊限定，只要在铸锭过程中能起到阻隔作用即可。作为优选，阻隔物的厚度可为0.2mm-15.0mm。本申请一般将0.2mm-1.0mm的阻隔物认定为片状物，而将1.0mm-15.0mm的阻隔物认定为块状物。
由于阻隔物本身可起到籽晶的作用，因此，应根据阻隔物的厚度适当调整籽晶的铺入量。如果阻隔物的厚度较小，籽晶的铺入量应适当多些。如果阻隔物的厚度较厚，籽晶的铺入量应适当减少，甚至不加籽晶。另外不必担心阻隔物的加入会影响单炉产量，因为阻隔物作为部分籽晶可成为成品的一部分，结晶效果更好，而且还有利于提高产品的良品率。
本申请对晶体原材料未作具体限定，只要能经过铸锭形成晶体的原材料即可。作为优选，晶体原材料可为多晶硅原材料、单晶硅原材料、多晶碳化硅原材料、单晶碳化硅原材料中一种。当选用不同的晶体原材料进行加工时，应使用与晶体原材料成分相对应的阻隔物，从而保证阻隔物的成分与原材料成分一致，减少不必要的杂质引入到晶体铸锭中。本申请优选的晶体原材料为多晶硅原材料。
实施例1
使用分拣片避免在多晶硅铸锭过程中引入杂质的方法，具体步骤包括以下步骤：
(1)坩埚喷涂配比：底部：100g氮化硅+360ml水，侧部：100g氮化硅+230ml水+10ml陶瓷粘结剂+62ml硅溶胶；
(2)铺底：将选择好的分拣片对坩埚进行铺底；
(3)装籽晶：选择晶向好且无机械损伤的籽晶装入炉膛中；
(4)装料：将纯度满足要求的硅料装入坩埚中；
(5)抽真空：将坩埚内抽真空，并通入氩气；
(6)铸锭：对坩埚进行加热，使硅料融化，持续加热，进行半熔法铸锭，得到多晶硅产品。
实施例1所得多晶硅产品的红区长度为36mm，而不使用分拣片的多晶硅产品的红区长度为54mm，使用分拣片后，多晶硅产品红区长度缩短了18mm。
实施例2
使用硅片避免在单晶硅铸锭过程中引入杂质的方法，具体步骤包括以下步骤：
(1)坩埚喷涂配比：底部：100g氮化硅+360ml水，侧部：100g氮化硅+230ml水+10ml陶瓷粘结剂+62ml硅溶胶；
(2)铺底：将选择好的硅片对坩埚进行铺底；
(3)装籽晶：选择晶向好且无机械损伤的籽晶装入炉膛中；
(4)装料：将纯度满足要求的多晶硅装入坩埚中；
(5)抽真空：将坩埚内抽真空，并通入氩气；
(6)铸锭：对坩埚进行加热，使多晶硅融化，持续加热，进行半熔法铸锭，得到单晶硅产品。
实施例2所得单晶硅产品的红区长度为38mm，而不使用硅片的单晶硅产品的红区长度为55mm，使用硅片后，单晶硅产品红区长度缩短了17mm。
实施例3
使用分拣片避免在多晶碳化硅铸锭过程中引入杂质的方法，具体步骤包括以下步骤：
(1)坩埚喷涂配比：底部：100g氮化硅+360ml水，侧部：100g氮化硅+230ml水+10ml陶瓷粘结剂+62ml硅溶胶；
(2)铺底：将选择好的分拣片对坩埚进行铺底；
(3)装籽晶：选择晶向好且无机械损伤的籽晶装入炉膛中；
(4)装料：将纯度满足要求的碳化硅原料装入坩埚中；
(5)抽真空：将坩埚内抽真空，并通入氩气；
(6)铸锭：对坩埚进行加热，使碳化硅原料融化，持续加热，进行半熔法铸锭，得到多晶碳化硅产品。
实施例3所得多晶碳化硅产品的红区长度为38mm，而不使用分拣片的多晶碳化硅产品的红区长度为52mm，使用分拣片后，多晶碳化硅产品红区长度缩短了14mm。
实施例4
使用碳化硅块避免在单晶碳化硅铸锭过程中引入杂质的方法，具体步骤包括以下步骤：
(1)坩埚喷涂配比：底部：100g氮化硅+360ml水，侧部：100g氮化硅+230ml水+10ml陶瓷粘结剂+62ml硅溶胶；
(2)铺底：将选择好的碳化硅块对坩埚进行铺底；
(3)装籽晶：选择晶向好且无机械损伤的籽晶装入炉膛中；
(4)装料：将纯度满足要求的多晶碳化硅装入坩埚中；
(5)抽真空：将坩埚内抽真空，并通入氩气；
(6)铸锭：对坩埚进行加热，使多晶碳化硅融化，持续加热，进行半熔法铸锭，得到单晶碳化硅产品。
实施例4所得单晶碳化硅产品的红区长度为39mm，而不使用碳化硅块的单晶碳化硅产品的红区长度为51mm，使用碳化硅块后，单晶碳化硅产品红区长度缩短了12mm。
对比例1-4
分别按照实施例1-4的原料配方进行对比例生产，对比例生产过程中不使用阻隔物。对所得产品的良品率进行测试计算，计算结果如表1所示。
表1晶体铸锭过程中使用或为使用阻隔物的产品良品率比较
使用本申请实施例中提供的避免铸锭过程中引入杂质的方法，明显缩短了晶体产品的红区长度，很大程度上提高了晶体产品的良品率，可见，阻隔物的使用在晶体产品生产上，尤其是半熔铸锭法生产晶体产品上起着非常重要的作用。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。