一种铸造单晶硅用坩埚及铸造单晶硅的方法与流程

本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种铸造单晶硅用坩埚及铸造单晶硅的方法。

背景技术：

晶体硅是目前主流的太阳能电池材料，其中铸造多晶硅仍然占据晶体硅太阳能市场的主要份额。铸造多晶硅根据引晶方法可分为无引晶步骤的普通铸造多晶、以单晶硅块作为籽晶进行引晶的铸造单晶(准单晶、类单晶等，由于无法生长成完美的单晶，因而仍属于多晶范畴)以及以多晶硅料(粉末、颗粒、碎片等)作为籽晶进行引晶的高效多晶。

铸造单晶与直拉单晶相比具有生产成本低的优势，而与普通铸造多晶相比则具有光电转换效率高的优势。现有的铸造单晶技术通常需要以多块(5×5、6×6、7×7)单晶块拼接成籽晶的主体，利用拼接好籽晶沿<100>晶向外延生长出大尺寸的单晶。但是由于单晶块的拼缝影响，铸造出的单晶内部含有大量的位错，严重影响晶体质量，另外从直拉单晶棒中切割出可以拼接的方块状单晶，成本较高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种铸造单晶硅用坩埚，铸造生长出完整大尺寸单晶硅锭。

本发明的技术方案为：一种铸造单晶硅用坩埚，包括坩埚体，还包括铺设于坩埚体内底部上的垫板，所述垫板上具有与单晶硅籽晶形状相匹配的籽晶槽口。

作为优选，所述籽晶槽口位于垫板的中部位置处。

作为优选，所述垫板由至少两个垫板块拼接而成，所述垫板块上开设有缺口，各个垫板块拼接垫设于坩埚体内底部上时，各个垫板块的缺口拼接在一起形成所述籽晶槽口。

作为优选，所述垫板块为四个。

作为优选，所述籽晶槽口为圆柱形或圆锥台形状。本发明中可以利用单晶圆棒切割的圆柱形籽晶，无需将圆柱籽晶切割成方块籽晶。

作为优选，所述垫板块为熔融石英板。

本发明还提供了一种铸造单晶硅的方法，包括以下步骤：

(1)在坩埚内的底部铺设垫板，所述垫板上具有与单晶硅籽晶形状相匹配的籽晶槽口；

(2)将单晶硅籽晶放置于籽晶槽口内生长单晶硅。

作为优选，所述籽晶槽口为圆柱形或圆锥台形状。圆柱形可以利用单晶圆棒切割的圆柱形籽晶，无需将圆柱籽晶切割成方块籽晶。

作为优选，所述垫板由至少两个垫板块拼接而成，所述垫板块上开设有缺口，各个垫板块拼接垫设于坩埚体内底部上时，各个垫板块的缺口拼接在一起形成所述籽晶槽口。

作为优选，所述垫板块为熔融石英板，所述籽晶槽口位于垫板的中部位置处。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明在普通成品坩埚底部铺设垫板，在垫板上具有与单晶籽晶形状匹配的籽晶槽口，在长晶阶段，由于本发明的坩埚结构提供了中部冷、边部热的导热结构，更有利于晶体从中部往外部生长，从而减少硅锭中杂晶的比例，可以简单有效地提升单晶籽晶的保护留成功率。而且其中籽晶槽口的直径和深度只需通过改变熔融石英片的形状和厚度来实现，而无需改变坩埚的模具，因而不会影响坩埚本体的合格率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的内部结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明中包括坩埚体1，还包括铺设于坩埚体1内底部上的垫板2，所述垫板2上具有与单晶硅籽晶形状相匹配的籽晶槽口3，其中，所述籽晶槽口3位于垫板2的中部位置处。籽晶槽口3为圆柱形或圆锥台形状。本发明中可以利用单晶圆棒切割的圆柱形籽晶，无需将圆柱籽晶切割成方块籽晶。

如图1和图2所示，本发明中垫板2可以由至少两个垫板块拼接而成，例如可以采用四个垫板块，垫板块上开设有缺口，各个垫板块拼接垫设于坩埚体1内底部上时，各个垫板块的缺口拼接在一起形成籽晶槽口3。另外垫板块的材质也有多种，例如垫板块可以为熔融石英板。

将上述坩埚应用于铸造单晶硅的方法中，包括以下步骤：

(1)在坩埚内的底部铺设垫板，所述垫板上具有与单晶硅籽晶形状相匹配的籽晶槽口3；

(2)将单晶硅籽晶放置于籽晶槽口3内生长单晶硅。

上述方法中采用现有的铸造单晶硅的方法，本发明主要改进在于，将坩埚进行改进，以改变籽晶的生长，因此铸造单晶硅的详细步骤本发明不作详细赘述。

技术特征：

1.一种铸造单晶硅用坩埚，包括坩埚体，其特征在于，还包括铺设于坩埚体内底部上的垫板，所述垫板上具有与单晶硅籽晶形状相匹配的籽晶槽口。

2.如权利要求1所述的铸造单晶硅用坩埚，其特征在于，所述籽晶槽口位于垫板的中部位置处。

3.如权利要求1或2所述的铸造单晶硅用坩埚，其特征在于，所述垫板由至少两个垫板块拼接而成，所述垫板块上开设有缺口，各个垫板块拼接垫设于坩埚体内底部上时，各个垫板块的缺口拼接在一起形成所述籽晶槽口。

4.如权利要求3所述的铸造单晶硅用坩埚，其特征在于，所述垫板块为四个。

5.如权利要求3所述的铸造单晶硅用坩埚，其特征在于，所述籽晶槽口为圆柱形或圆锥台形状。

6.如权利要求3所述的铸造单晶硅用坩埚，其特征在于，所述垫板块为熔融石英板。

7.一种铸造单晶硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在坩埚内的底部铺设垫板，所述垫板上具有与单晶硅籽晶形状相匹配的籽晶槽口；

(2)将单晶硅籽晶放置于籽晶槽口内生长单晶硅。

8.如权利要求7所述的单晶硅的方法，其特征在于，所述单晶籽晶为圆柱形或圆锥台形状。

9.如权利要求7所述的单晶硅的方法，其特征在于，所述垫板由至少两个垫板块拼接而成，所述垫板块上开设有缺口，各个垫板块拼接垫设于坩埚体内底部上时，各个垫板块的缺口拼接在一起形成所述籽晶槽口。

10.如权利要求9所述的单晶硅的方法，其特征在于，所述垫板块为熔融石英板，所述籽晶槽口位于垫板的中部位置处。

技术总结
本发明公开了一种铸造单晶硅用坩埚及铸造单晶硅的方法，坩埚包括坩埚体，还包括铺设于坩埚体内底部上的垫板，所述垫板上具有与单晶硅籽晶形状相匹配的籽晶槽口。所述籽晶槽口位于垫板的中部位置处。本发明在普通成品坩埚底部铺设垫板，在垫板上具有与单晶籽晶形状匹配的籽晶槽口，在长晶阶段，由于本发明的坩埚结构提供了中部冷、边部热的导热结构，更有利于晶体从中部往外部生长，从而减少硅锭中杂晶的比例，可以简单有效地提升单晶籽晶的保护留成功率。而且其中籽晶槽口的直径和深度只需通过改变熔融石英片的形状和厚度来实现，而无需改变坩埚的模具，因而不会影响坩埚本体的合格率。

技术研发人员：熊震;陈雪;尹长浩;殷丽
受保护的技术使用者：天合光能股份有限公司
技术研发日：2019.04.04
技术公布日：2020.10.16