本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種多晶硅錠及其制備方法和多晶硅片。

背景技術(shù)：

近年來，太陽能作為一種新興的可再生綠色能源已經(jīng)成為了人們開發(fā)和研究的熱點(diǎn)。伴隨著太陽能電池業(yè)的快速發(fā)展，成本低且適于規(guī)?；a(chǎn)的多晶硅成為行業(yè)內(nèi)最主要的光伏材料之一，并逐步取代傳統(tǒng)的直拉單晶硅在太陽能電池材料市場中的主導(dǎo)地位。

目前，多晶硅錠的制備方法主要為采用GT Solar所提供的定向凝固系統(tǒng)法(簡稱DSS)爐晶體生長技術(shù)，該方法通常包括加熱、熔化、凝固長晶、退火和冷卻等步驟。在凝固長晶過程中，伴隨著坩堝底部的持續(xù)冷卻，熔融狀態(tài)的硅料自發(fā)形成隨機(jī)形核并且隨機(jī)形核逐漸生長。但由于初始形核沒有得到控制，形核過程中容易產(chǎn)生位錯(cuò)，導(dǎo)致晶向雜亂，晶粒不均勻，因此通過該方法制備得到的多晶硅錠質(zhì)量較低，利用該多晶硅錠制得的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率低。

針對上述制備方法中容易產(chǎn)生位錯(cuò)的問題，研究人員報(bào)道了一種通過在多晶硅錠生長爐內(nèi)的容器底部鋪設(shè)籽晶來生長晶體的方法，經(jīng)過加熱融化并控制坩堝底部溫度使籽晶不被完全融化，使得硅熔體在未被完全融化的籽晶上生長，該方法制備得到的硅錠晶體相對于使用DSS方法制得的硅錠晶體提高了質(zhì)量。然而，該方法具有以下缺點(diǎn)：(1)由于籽晶之間存在縫隙，硅料在熔化過程形成的硅熔體會(huì)從坩堝上方順著硅料之間的貫通的縫隙流下來進(jìn)入籽晶的縫隙并凝固形成晶體，導(dǎo)致籽晶形核不易控制，容易產(chǎn)生大小不均勻的晶粒，這些不均勻的晶粒在應(yīng)力的作用下互相排擠容易生成位錯(cuò)等缺陷從而影響硅錠整體的質(zhì)量；(2)硅料之間存在較多貫通的縫隙，縫隙中的氣體含有一些微粒雜質(zhì)，另外，坩堝本體和硅料中也含有一些雜質(zhì)，在硅料熔化過程中，一方面，坩堝中的氣體會(huì)夾帶微粒雜質(zhì)運(yùn)動(dòng)到底部籽晶從而污染籽晶，另一方面，硅熔體也會(huì)攜帶從坩堝擴(kuò)散出的雜質(zhì)以及硅料本身的雜質(zhì)進(jìn)入籽晶之間的縫隙并發(fā)生凝固，雜質(zhì)會(huì)對籽晶污染，最終引起位錯(cuò)擴(kuò)散，導(dǎo)致硅晶體的性能下降；(3)由于籽晶之間縫隙較多，長晶后得到的硅錠的尾料中存在較多孔洞，對籽晶的重新利用造成影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種多晶硅錠的制備方法，該制備方法能夠使多晶硅錠獲得良好的初始形核，降低多晶硅錠在生長過程中的位錯(cuò)繁殖，得到高質(zhì)量多晶硅錠。本發(fā)明同時(shí)提供了通過該制備方法獲得的高質(zhì)量的多晶硅錠，以及以所述多晶硅錠為原料制得的多晶硅片。

第一方面，本發(fā)明提供了一種多晶硅錠的制備方法，包括：

提供鑄錠爐，所述鑄錠爐包括坩堝和隔熱籠；在所述坩堝底部鋪設(shè)籽晶，所述籽晶之間留有縫隙，形成籽晶層；在所述籽晶層上方填裝硅料；

加熱使坩堝底部的溫度上升，待所述籽晶表面開始熔化形成熔融液時(shí)，開啟所述隔熱籠并提升所述隔熱籠的高度，以降低所述坩堝底部溫度，所述熔融液填充在所述籽晶之間的縫隙中并凝固，得到致密的籽晶層，然后繼續(xù)加熱使所述硅料熔化形成硅熔體；

待所述硅料熔化后形成的固液界面剛好處在或深入所述致密的籽晶層時(shí)，調(diào)節(jié)熱場形成過冷狀態(tài)，使所述硅熔體在所述籽晶層基礎(chǔ)上開始長晶；

待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到多晶硅錠。

其中，加熱使所述坩堝底部的溫度為1410-1420℃時(shí)，開啟所述隔熱籠并提升所述隔熱籠的高度，以降低所述坩堝底部溫度。

其中，開啟所述隔熱籠并提升所述隔熱籠的高度，使所述坩堝底部溫度降低至1380℃以下。

其中，所述熔融液凝固后，保持所述隔熱籠位置6-7h內(nèi)不變，隨后進(jìn)一步提升隔熱籠的高度值以使所述籽晶不被熔化。

其中，所述籽晶的形狀為塊狀、片狀、條狀和顆粒狀中的至少一種。

其中，所述籽晶包括頭尾料、邊皮料、單晶硅塊、多晶硅塊、單晶碎片、多晶碎片、單晶硅碎料、多晶硅碎料和非晶體硅碎料中的一種或幾種。

其中，所述籽晶的尺寸大小為0.1μm-10cm。

其中，所述籽晶層的厚度為1cm-6cm。

本發(fā)明第一方面提供的多晶硅錠的制備方法，在多晶硅錠制備過程中對籽晶進(jìn)行一次高溫預(yù)處理，使籽晶表面的硅熔化形成熔融液，熔融液填充在籽晶之間的縫隙中，該熔融液后續(xù)再凝固形成固體，從而得到?jīng)]有縫隙的籽晶層，通過該方法制得的多晶硅錠質(zhì)量較高。另外，該多晶硅錠的尾料中沒有孔隙，對該尾料的回收利用更簡單。該制備方法在正式鑄錠前對籽晶進(jìn)行一次高溫?zé)崽幚砑纯桑恍枰獑为?dú)對籽晶進(jìn)行處理，方法簡單易操作。

第二方面，本發(fā)明提供了一種多晶硅錠，所述多晶硅錠按照如第一方面所述的制備方法制得。

本發(fā)明第二方面提供的多晶硅錠，雜質(zhì)較少，少子壽命較高，位錯(cuò)密度較少，多晶硅錠的尾料容易回收利用。

第三方面，本發(fā)明提供了一種多晶硅片，所述多晶硅片以本發(fā)明第二方面所述的多晶硅錠為原料經(jīng)開方-切片-清洗制備得到。

本發(fā)明第三方面提供的多晶硅片，位錯(cuò)較少，少子壽命較高，性能較好，采用該多晶硅片制得的太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率較高。

實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明提供的多晶硅錠的制備方法，在多晶硅錠制備過程中對籽晶進(jìn)行一次高溫預(yù)處理，使籽晶表面的硅熔化形成熔融液，熔融液填充在籽晶之間的縫隙中，該熔融液后續(xù)再凝固形成固體，使得籽晶之間的縫隙減少，從而得到?jīng)]有縫隙的籽晶層，通過該方法制得的多晶硅錠質(zhì)量較高；且該制備方法簡單易操作；

(2)本發(fā)明提供的多晶硅錠，雜質(zhì)較少，少子壽命較高，位錯(cuò)密度較少，多晶硅錠的尾料容易回收利用；

(3)本發(fā)明提供的多晶硅片，位錯(cuò)較少，少子壽命較高，性能較好，采用該多晶硅片制得的太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率較高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式中在多晶硅錠制備過程中坩堝底部溫度變化示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的多晶硅錠的尾料和對比例1制得的多晶硅錠的尾料形貌圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制得的多晶硅錠的尾料和對比例1制得的多晶硅錠的尾料截面圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制得的多晶硅錠的硅塊和對比例1制得的多晶硅錠的硅塊少子壽命檢測圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制得的多晶硅片和對比例1制得的多晶硅片的位錯(cuò)檢測圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

由于常規(guī)工藝中籽晶之間存在縫隙，縫隙會(huì)影響籽晶的引晶效果，同時(shí)會(huì)引入雜質(zhì)，長晶得到的多晶硅錠的尾料中存在較多孔洞，對籽晶的重新利用造成影響。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多晶硅錠的制備方法，在長晶之前，先對籽晶進(jìn)行一次高溫?zé)崽幚?，使籽晶表面在高溫狀態(tài)下熔化并形成熔融液，固體籽晶體積減小，然后在籽晶上方硅料的擠壓作用下會(huì)使籽晶之間的縫隙減少，熔融液填充在籽晶之間的縫隙中，然后坩堝底部迅速降溫至硅熔點(diǎn)以下，籽晶表面的熔融液會(huì)凝固從而填充籽晶之間的縫隙中，最終得到致密的沒有孔隙的籽晶層，在該籽晶層上形核結(jié)晶得到大小更為均勻的晶粒，從而獲得更高質(zhì)量的多晶硅錠。

第一方面，本發(fā)明提供了一種多晶硅錠的制備方法，包括：

提供鑄錠爐，鑄錠爐包括坩堝和隔熱籠；在坩堝底部鋪設(shè)籽晶，籽晶之間留有縫隙，形成籽晶層；在籽晶層上方填裝硅料；

加熱使坩堝底部的溫度上升，待籽晶表面開始熔化形成熔融液時(shí)，開啟隔熱籠并提升隔熱籠的高度，以降低坩堝底部溫度，熔融液填充在籽晶之間的縫隙中并凝固，得到致密的籽晶層，然后繼續(xù)加熱使硅料熔化形成硅熔體；

待硅料熔化后形成的固液界面剛好處在或深入致密的籽晶層時(shí)，調(diào)節(jié)熱場形成過冷狀態(tài)，使硅熔體在籽晶層基礎(chǔ)上開始長晶；

待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到多晶硅錠。

現(xiàn)有技術(shù)鑄錠過程中，一般持續(xù)高功率地加熱坩堝，在爐體頂部靠近加熱器位置溫度達(dá)到1500℃后就小幅度的開啟隔熱籠防止底部溫度過高(這時(shí)坩堝底部溫度是小于1380℃的)，然后慢慢開大隔熱籠，維持TC2溫度(GT爐底部溫度)不超過1380℃進(jìn)行化料，整個(gè)過程中靠近坩堝底部的籽晶一直是初始的純料形貌，不會(huì)被熔化。

本發(fā)明鑄錠過程中，持續(xù)加熱坩堝，使坩堝底部的籽晶表面開始熔化時(shí)，開啟隔熱籠，以降低坩堝底部的溫度，使熔化的籽晶凝固，籽晶經(jīng)過表面熔化-凝固這樣的物理過程，使籽晶之間的縫隙消失，得到一整塊致密的籽晶。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式中在多晶硅錠制備過程中坩堝底部溫度變化示意圖；圖1中曲線1為常規(guī)工藝多晶硅錠制備過程中坩堝底部的溫度變化曲線，曲線2為本發(fā)明多晶硅錠制備過程中坩堝底部的溫度變化曲線。圖1的縱坐標(biāo)為溫度(℃)，橫坐標(biāo)為時(shí)間(min)，從圖1中可以看出，本發(fā)明坩堝底部的溫度可達(dá)1400℃以上，此時(shí)籽晶表面開始熔化形成熔融液，然后坩堝底部的溫度迅速降低，降低至1380℃左右(如圖1圓圈處)，此時(shí)填充在籽晶之間的縫隙中的熔融液開始凝固，從而得到致密的籽晶層。后續(xù)硅料熔化過程中，坩堝底部的溫度又下降至1350℃以下，直至形核結(jié)晶階段，坩堝底部溫度進(jìn)一步降低。而常規(guī)工藝鑄錠過程中，坩堝底部的溫度一直處于1380℃以下，靠近坩堝底部的位置的籽晶始終維持初始的形貌，不會(huì)發(fā)生熔化的現(xiàn)象，籽晶之間位置的縫隙也不會(huì)減少。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，鑄錠過程中，坩堝底部的溫度在1380℃以上的時(shí)間為1.5-2h。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶表面熔化然后又凝固結(jié)晶是一個(gè)物理過程，不會(huì)改變籽晶本身的性質(zhì)。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，在坩堝底部鋪設(shè)籽晶時(shí)，籽晶之間不可避免留有縫隙，至于籽晶之間的縫隙寬度為業(yè)界常規(guī)技術(shù)選擇，在此不做特殊限定。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，坩堝底部設(shè)有一層氮化硅涂層，在氮化硅涂層表面再鋪設(shè)籽晶。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶的形狀為塊狀、片狀、條狀和顆粒狀中的至少一種。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶包括頭尾料、邊皮料、單晶硅塊、多晶硅塊、單晶碎片、多晶碎片、單晶硅碎料、多晶硅碎料和非晶體硅碎料中的一種或幾種。

頭尾料和邊皮料為從硅錠晶體中切割下來的較為平整的硅料；單晶碎片和多晶碎片為硅晶體切割過程中產(chǎn)生的碎片；單晶硅碎料、多晶硅碎料和非晶體硅碎料為純硅料或硅錠晶體廢料經(jīng)破碎后得到。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為0.1μm-10cm。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為0.5μm-2cm。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為0.1μm-3cm。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為0.1μm-1μm。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為0.1μm-1mm。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為1μm-1mm。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為1mm-3cm。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為1cm-3cm。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm或0.9μm。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，籽晶的尺寸大小為0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1cm、2cm或3cm。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，籽晶為尺寸大小為0.1μm-3cm的非晶體硅碎料。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，籽晶為尺寸大小為0.5μm-2cm的非晶體硅碎料。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，籽晶為尺寸大小為0.1μm-1mm的非晶體硅碎料。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶層的厚度為1cm-5cm。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，籽晶層的厚度為1cm、2cm、3cm、4cm或5cm。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，本發(fā)明硅料的選擇為業(yè)界常規(guī)選擇，對此不做特殊限定。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，鑄錠爐中還包括加熱器，開啟加熱器加熱使坩堝底部的溫度迅速上升，此時(shí)坩堝頂部的溫度也逐漸升高，硅料開始熔化。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，當(dāng)籽晶開始熔化時(shí)，此時(shí)籽晶表面很薄的一層硅熔融形成熔融液，但是籽晶沒有被完全熔化，大部分的籽晶還是為固體狀態(tài)，然后迅速開啟隔熱籠并提升隔熱籠的高度，以降低坩堝底部溫度，使熔融液凝固。當(dāng)籽晶開始熔化時(shí)，籽晶表面在高溫狀態(tài)下成熔融狀態(tài)，固體籽晶體積減小，然后在籽晶上方硅料的擠壓作用下會(huì)減少籽晶之間的縫隙，此時(shí)，未熔化的籽晶之間的縫隙填充著熔融液，然后坩堝底部迅速降溫至硅熔點(diǎn)以下，籽晶表面的熔融液會(huì)凝固從而填充籽晶之間的縫隙最終得到一個(gè)沒有孔隙的籽晶層。由于籽晶層致密無孔隙，避免了坩堝以及硅熔體中的雜質(zhì)滲透到籽晶中。然后硅料繼續(xù)熔化，當(dāng)硅熔體與籽晶接觸時(shí)，硅熔體會(huì)溶解籽晶表面的雜質(zhì)，并通過硅熔體的凝固分凝作用將雜質(zhì)排往籽晶上方，最終將這些雜質(zhì)通過硅熔體對流作用將其從引晶界面帶走，故此時(shí)籽晶之間原縫隙處新生成的硅多晶缺陷較少，從而減少引晶界面處晶體缺陷，優(yōu)化后續(xù)長晶質(zhì)量從而使得到的多晶硅錠中的缺陷較少、位錯(cuò)較少。在該籽晶層上形核結(jié)晶更容易控制，得到大小更為均勻的晶粒，從而獲得更高質(zhì)量的多晶硅錠。另外，由于籽晶層致密沒有孔洞，后續(xù)對硅錠尾料回收處理過程中更加方便，降低了后續(xù)處理因藥液(藥液指的是硅錠尾料酸洗或者堿洗過程中需要用到的酸堿溶液)殘留在孔洞內(nèi)對鑄錠帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，加熱使坩堝底部的溫度為1410-1420℃時(shí)，開啟隔熱籠并提升隔熱籠的高度，以降低坩堝底部溫度。本發(fā)明在籽晶表面剛剛開始熔化的時(shí)候就開啟隔熱籠并提升隔熱籠的高度，降低坩堝底部溫度，實(shí)際上坩堝底部溫度經(jīng)過一段時(shí)間緩沖后才開始下降，同時(shí)籽晶表面剛剛開始熔化的時(shí)候就開啟隔熱籠避免了籽晶被完全熔化，在籽晶開始熔化的時(shí)候，籽晶上方的硅料也開始熔化，但此時(shí)硅料熔化形成的硅熔體不會(huì)滴落至籽晶層中。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，加熱使坩堝底部的溫度為1410℃、1411℃、1412℃、1413℃、1414℃、1415℃、1416℃、1417℃、1418℃、1419℃或1420℃。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，開啟隔熱籠并提升隔熱籠的高度，使坩堝底部溫度降低至1380℃以下。當(dāng)坩堝底部溫度降低至1380℃時(shí)，熔融液開始凝固。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，熔融液凝固后，保持隔熱籠位置6-7h內(nèi)不變，隨后進(jìn)一步提升隔熱籠的高度值以使籽晶不被熔化。為保證硅料熔化過程中坩堝底部的籽晶不被熔化，進(jìn)一步提升隔熱籠的高度，使坩堝的底部的溫度保持在硅熔點(diǎn)以下。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，待硅料熔化后形成的固液界面剛好處在或深入致密的籽晶層時(shí)，調(diào)節(jié)熱場形成過冷狀態(tài)，使硅熔體在籽晶基礎(chǔ)上開始長晶。過冷狀態(tài)的調(diào)節(jié)為業(yè)界常規(guī)技術(shù)手段，在此不做贅述。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，采用石英棒探測固液界面的位置。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，在硅料的熔化階段前期，每隔0.5-1h，探測一次固液界面的位置。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，在硅料的熔化階段后期，每隔0.2-0.5h，探測一次固液界面的位置。

本發(fā)明第一方面提供的多晶硅錠的制備方法，在長晶之前，先將籽晶進(jìn)行一次高溫?zé)崽幚?，使籽晶表面在高溫狀態(tài)下成熔融狀態(tài)，固體籽晶體積減小，然后在籽晶上方硅料的擠壓作用下會(huì)減少籽晶之間的縫隙，而后迅速降溫至熔點(diǎn)以下，籽晶表面的熔融液會(huì)凝固從而填充籽晶之間的縫隙中，最終得到一個(gè)致密的沒有孔隙的籽晶層，形核容易控制，在該籽晶層上形核結(jié)晶得到大小更為均勻的晶粒，同時(shí)，由于籽晶層致密沒有縫隙，坩堝本體和硅料中的雜質(zhì)難以擴(kuò)散到籽晶中，從而不會(huì)污染籽晶。制備得到的硅錠雜質(zhì)較少、位錯(cuò)較少，硅錠的尾部致密、不含有孔洞，從而獲得更高質(zhì)量的多晶硅錠。另外，本發(fā)明制備方法操作簡單，易于規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)。

第二方面，本發(fā)明提供了一種多晶硅錠，該多晶硅錠按照如上述制備方法制得。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，多晶硅錠的尾部致密，沒有孔洞。降低了后續(xù)處理因藥液殘留在孔洞內(nèi)對鑄錠帶來的風(fēng)險(xiǎn)，減少了后續(xù)尾料的處理難度，尾料的回收利用更方便。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，多晶硅錠的硅塊的少子壽命為5-10μs，總的金屬雜質(zhì)含量低于1×10²ppmw，位錯(cuò)密度低于1×10⁴/cm²。由于本發(fā)明的引晶基礎(chǔ)-籽晶層經(jīng)過高溫?zé)崽幚?，籽晶層中不含有孔隙，在一個(gè)沒有孔隙的形核源界面上形核結(jié)晶得到大小更為均勻的晶粒，從而獲得更高質(zhì)量的多晶硅錠。

本發(fā)明第二方面提供的多晶硅錠，雜質(zhì)較少，少子壽命較高，位錯(cuò)密度較少，多晶硅錠的尾料容易回收利用。

第三方面，本發(fā)明提供了一種多晶硅片，該多晶硅片以本發(fā)明第二方面提供的多晶硅錠為原料經(jīng)開方-切片-清洗制備得到。

本發(fā)明第三方面提供的一種多晶硅片，位錯(cuò)較少，少子壽命較高，性能較好。

實(shí)施例1

一種多晶硅錠的制備方法，包括：

提供鑄錠爐，鑄錠爐包括石英坩堝和隔熱籠；在該坩堝內(nèi)壁噴涂一層氮化硅涂層后，在坩堝底部鋪墊尺寸大小為0.1μm的多晶硅碎料，得到厚度為1cm的籽晶層。鋪墊完后，在多晶硅碎料上填裝各種塊狀的硅料，直到全部裝完；

將上述裝有硅料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動(dòng)鑄錠程序，抽真空，加熱使坩堝底部的溫度達(dá)到1410℃時(shí)，此時(shí)籽晶表面開始熔化，然后迅速開啟隔熱籠并提升隔熱籠的高度，以降低坩堝底部溫度至1380℃以下，熔融液填充在籽晶之間的縫隙中并凝固，得到致密的籽晶層，保持隔熱籠位置7h內(nèi)不變，繼續(xù)加熱使硅料熔化形成硅熔體；在熔化階段，采用石英棒探測硅熔體與未熔化的硅料所形成的固液界面位置，在熔化階段前期，每隔1h進(jìn)行一次探測，在熔化階段后期，每隔0.5h進(jìn)行一次探測；

當(dāng)檢測到硅熔體與未熔化的籽晶所形成的固液界面的位置剛好處于致密的籽晶層時(shí)，繼續(xù)打開隔熱籠并降溫，使硅熔體的溫度降低，溫度降低幅度大約為10k/min，形成一定的過冷度，硅熔體開始在未熔化的籽晶基礎(chǔ)上開始形核長晶；

待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到多晶硅錠；

將上述制得的多晶硅錠冷卻后，進(jìn)行開方得到多晶硅塊，切片-清洗后得到多晶硅片，以該多晶硅片為原料采用絲網(wǎng)印刷工藝制作成太陽能電池；對所得太陽能電池，采用德國halm公司電池片檢測儀器測定其光電轉(zhuǎn)換效率。測定結(jié)果為太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為18.2％。

實(shí)施例2

一種多晶硅錠的制備方法，包括：

提供鑄錠爐，鑄錠爐中包括石英坩堝和隔熱籠；在該坩堝內(nèi)壁噴涂一層氮化硅涂層后，在坩堝底部鋪墊尺寸為1μm的非晶體硅碎料，得到厚度為2cm的籽晶層。鋪墊完后，在多晶硅碎料上填裝各種塊狀的硅料，直到全部裝完；

將上述裝有硅料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動(dòng)鑄錠程序，抽真空，加熱使坩堝底部的溫度達(dá)到1420℃時(shí)，此時(shí)籽晶表面開始熔化，然后迅速開啟隔熱籠并提升隔熱籠的高度，以降低坩堝底部溫度至1380℃以下，熔融液填充在籽晶之間的縫隙中并凝固，得到致密的籽晶層，保持隔熱籠位置6h內(nèi)不變，繼續(xù)加熱使硅料熔化形成硅熔體；在熔化階段，采用石英棒探測硅熔體與未熔化的硅料所形成的固液界面位置，在熔化階段前期，每隔1h進(jìn)行一次探測，在熔化階段后期，每隔0.5h進(jìn)行一次探測；

當(dāng)檢測到硅熔體與未熔化的籽晶所形成的固液界面的位置深入致密的籽晶層時(shí)，繼續(xù)打開隔熱籠并降溫，使硅熔體的溫度降低，溫度降低幅度大約為10k/min，形成一定的過冷度，硅熔體開始在未熔化的籽晶基礎(chǔ)上開始形核長晶；

待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到多晶硅錠；

將上述制得的多晶硅錠冷卻后，進(jìn)行開方得到多晶硅塊，切片-清洗后得到多晶硅片，以該多晶硅片為原料采用絲網(wǎng)印刷工藝制作成太陽能電池。對所得太陽能電池，采用德國halm公司電池片檢測儀器測定其光電轉(zhuǎn)換效率。測定結(jié)果為太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為18.1％。

實(shí)施例3

一種多晶硅錠的制備方法，包括：

提供鑄錠爐，鑄錠爐中包括石英坩堝和隔熱籠；在該坩堝內(nèi)壁噴涂一層氮化硅涂層后，在坩堝底部鋪墊尺寸大小為3cm的單晶硅碎料，得到厚度為6cm的籽晶層。鋪墊完后，在多晶硅碎料上填裝各種塊狀的硅料，直到全部裝完；

將上述裝有硅料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動(dòng)鑄錠程序，抽真空，加熱使坩堝底部的溫度迅速上升，加熱使坩堝底部的溫度為1415℃時(shí)，此時(shí)籽晶表面開始熔化，然后迅速開啟隔熱籠并提升隔熱籠的高度，以降低坩堝底部溫度至1380℃以下，熔融液填充在籽晶之間的縫隙中并凝固，得到致密的籽晶層，保持隔熱籠位置7h內(nèi)不變，繼續(xù)加熱使硅料熔化形成硅熔體；在熔化階段，采用石英棒探測硅熔體與未熔化的硅料所形成的固液界面位置，在熔化階段前期，每隔1h進(jìn)行一次探測，在熔化階段后期，每隔0.5h進(jìn)行一次探測；

當(dāng)檢測到硅熔體與未熔化的籽晶所形成的固液界面的位置剛好處在致密的籽晶層時(shí)，繼續(xù)打開隔熱籠并降溫，使硅熔體的溫度降低，溫度降低幅度大約為10k/min，形成一定的過冷度，硅熔體開始在未熔化的籽晶基礎(chǔ)上開始形核長晶；

待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到多晶硅錠；

將上述制得的多晶硅錠冷卻后，進(jìn)行開方得到多晶硅塊，切片-清洗后得到多晶硅片，以該多晶硅片為原料采用絲網(wǎng)印刷工藝制作成太陽能電池；將上述

制得的多晶硅錠冷卻后，進(jìn)行開方得到多晶硅塊，切片-清洗后得到多晶硅片，

以該多晶硅片為原料采用絲網(wǎng)印刷工藝制作成太陽能電池。對所得太陽能電池，采用德國halm公司電池片檢測儀器測定其光電轉(zhuǎn)換效率。測定結(jié)果為太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為18.3％。

對比例1

一種多晶硅錠的制備方法，包括：

提供鑄錠爐，鑄錠爐中包括石英坩堝和隔熱籠；在該坩堝內(nèi)壁噴涂一層氮化硅涂層后，在坩堝底部鋪墊尺寸大小為0.1μm的多晶硅碎料，得到厚度為1cm的籽晶層；鋪墊完后，在多晶硅碎料上填裝各種塊狀的硅料，直到全部裝完；

將上述裝有硅料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動(dòng)鑄錠程序，抽真空，在爐體頂部靠近加熱器位置溫度達(dá)到1500℃后就小幅度的開啟隔熱籠防止底部溫度過高，然后慢慢開大隔熱籠，維持TC2溫度(GT爐底部溫度)不超過1380℃進(jìn)行化料，待硅料熔化后形成的固液界面剛好處在籽晶層時(shí)，調(diào)節(jié)熱場形成過冷狀態(tài)，使硅熔體在籽晶層基礎(chǔ)上開始長晶；

待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到多晶硅錠。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的多晶硅錠的尾料(左圖)和對比例1制得的多晶硅錠的尾料形貌圖(右圖)；從圖2中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1制得的多晶硅錠的尾料燒結(jié)成一整塊，看不出原始籽晶的形貌。而對比實(shí)施例1制得的多晶硅錠的尾料還可以看到原始籽晶的形貌，這說明本發(fā)明籽晶在經(jīng)過高溫?zé)崽幚砗?，籽晶與籽晶之間的縫隙被硅晶體填充，籽晶與籽晶之間連接在一起，不會(huì)出現(xiàn)孔隙，原始熔化前籽晶的相貌不復(fù)存在。而常規(guī)工藝沒有對籽晶進(jìn)行高溫?zé)崽幚淼牟僮?，因此靠近坩堝底部的籽晶仍然保持原來的形貌?/p>

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制得的多晶硅錠的尾料(左圖)和對比實(shí)施例1制得的多晶硅錠的尾料(右圖)的截面圖；從圖3中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1制得的多晶硅錠尾料致密，沒有因半熔工藝帶來孔洞，而對比實(shí)施例1制得的多晶硅錠尾料截面產(chǎn)生了較多的孔洞(如右圖方框中的孔洞)。

采用WT2000檢測所得實(shí)施例1多晶硅錠的硅塊和對比例1多晶硅錠的硅塊少子壽命，檢測結(jié)果如圖4所示，圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制得的多晶硅錠的硅塊(左圖)和對比例1制得的多晶硅錠的硅塊(右圖)的少子壽命檢測圖；從圖4中可以看出，本發(fā)明制得的多晶硅塊從底部到頭部的少子壽命分布非常均勻(方框處)，低少子壽命區(qū)域面積小，少子壽命約為8μs，硅錠質(zhì)量較高。而對比例1制得的多晶硅錠的硅塊靠近坩堝底部容易出現(xiàn)絲狀黃帶(方框處)，對比例1少子壽命約為6μs，少子壽命較低。

對多晶硅片進(jìn)行PL(光致發(fā)光)檢測，圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制得的多晶硅片(左圖)和對比例1制得的多晶硅片(右圖)的位錯(cuò)檢測圖，從圖中可以看出，相對于對比實(shí)施例1(如圖中圓圈處為黑點(diǎn)團(tuán)狀位錯(cuò))，本發(fā)明制得的多晶硅片的黑點(diǎn)團(tuán)狀位錯(cuò)明顯減少，同時(shí)，本發(fā)明制得的多晶硅片中晶粒的尺寸更均一。

對所得多晶硅錠，采用光學(xué)顯微鏡(放大200倍)進(jìn)行位錯(cuò)觀察，其檢測結(jié)果為：本發(fā)明實(shí)施例1硅錠尾部的平均位錯(cuò)密度為1.6×10³/cm²，對比實(shí)施例1制得的硅錠尾部的平均位錯(cuò)密度為6.4×10³/cm²。

綜上，本發(fā)明實(shí)施例在多晶硅錠制備過程中對籽晶進(jìn)行高溫預(yù)處理，使籽晶表面的硅熔化形成熔融液，熔融液填充在籽晶之間的縫隙中，該熔融液后續(xù)再凝固后得到致密的沒有縫隙的籽晶層，通過該方法制得的多晶硅錠質(zhì)量較高。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。