本發(fā)明涉及一種晶體硅生長(zhǎng)方法，尤其涉及一種活性氣體輔助生長(zhǎng)晶體硅的方法，通過(guò)活性氣體輔助生長(zhǎng)高性能晶體硅鑄錠，屬于太陽(yáng)電池晶硅生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

晶體硅的鑄錠生長(zhǎng)過(guò)程是晶體硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。晶體硅的晶體質(zhì)量從根本上決定了硅晶體太陽(yáng)能電池的性能。目前，晶體硅太陽(yáng)能電池對(duì)應(yīng)的多晶硅或準(zhǔn)單晶晶體生長(zhǎng)主要在鑄錠爐內(nèi)完成。為了在硅晶體生長(zhǎng)過(guò)程中盡可能避免雜質(zhì)對(duì)晶體質(zhì)量的污染，通常使用惰性氣體，一般為氬氣，壓力在600mbar左右，對(duì)硅熔體進(jìn)行保護(hù)。以往的研究和實(shí)踐表明，改善熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)可以優(yōu)化惰性氣體的流動(dòng)方式，從而可有效阻擋鑄錠爐熱場(chǎng)材料中的雜質(zhì)對(duì)硅熔體產(chǎn)生污染。如在專利號(hào)為201620469712.2，名稱為“一種下部排氣的多晶硅鑄錠爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)”的中國(guó)實(shí)用新型專利文件，和專利號(hào)為201620267062.3，名稱為“一種多晶硅鑄錠爐進(jìn)氣排雜結(jié)構(gòu)”的中國(guó)實(shí)用新型專利文件，以及申請(qǐng)?zhí)枮椤?01610143044.9”，名稱為“多晶硅鑄錠爐保護(hù)氣循環(huán)系統(tǒng)”中，均公開(kāi)了這種通過(guò)改變熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化惰性氣體流動(dòng)方式從而提及高晶體硅的性能的技術(shù)方案。

但是，氬氣等惰性氣體的保護(hù)只能降低加熱器、保溫層等硅熔體外界的環(huán)境對(duì)硅熔體的污染，而無(wú)法有效去除硅熔體自身含有的雜質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，晶體硅的鑄錠生長(zhǎng)過(guò)程中無(wú)法有效去除硅熔體自身含有的雜質(zhì)的技術(shù)問(wèn)題，提供一種活性氣體輔助生長(zhǎng)晶體硅的方法，通過(guò)活性氣體輔助生長(zhǎng)高性能晶體硅鑄錠，提高晶體硅鑄錠的質(zhì)量，從而提高太陽(yáng)電池的性能。

為此，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種活性氣體輔助生長(zhǎng)晶體硅的方法，包括如下步驟：

s1：將硅料入鑄錠爐后加熱熔化，待硅料完全熔化后，將注氣管逐漸從爐腔頂部伸到硅熔體上表面，緩慢通過(guò)注氣管向爐體內(nèi)通入氬氣；

s2：待注氣管表面溫度與硅熔體接近后，將注氣管逐漸伸入硅熔體的內(nèi)部，同時(shí)保持氬氣流；

s3：注氣管逐漸伸入硅熔體中下部，注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶界面5-10mm處，將注氣管中的氬氣切換成氬氣稀釋的cl2、hcl、氯化烷烴和/或氯化烯烴氣體的一種或幾種的混合氣體；

s4：隨著長(zhǎng)晶界面高度的不斷上升，不斷提升注氣管的高度，并始終保持注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶界面5-10mm，待長(zhǎng)晶過(guò)程即將完成時(shí)，將注氣管中的活性氣體切換成氬氣，并將注氣管提升至硅熔體液面之上。

進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述混合氣體為體積百分比的下述氣體：1-45‰的cl2、1-50‰hcl，0.1-20‰氯化烷烴和/或氯化烯烴，余量為氬氣。

進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述混合氣體為體積百分比的下述氣體：10-45‰的cl2、10-45‰hcl，1-20‰氯化烷烴和/或氯化烯烴，余量為氬氣。

進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述混合氣體為體積百分比的下述氣體：10-45‰的cl2、10-45‰hcl，1-20‰氯化烷烴和/或氯化烯烴，余量為氬氣。

進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述混合氣體為體積百分比的下述氣體：1-45‰的cl2，余量為氬氣。

進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述混合氣體為體積百分比的下述氣體：1-50‰hcl，余量為氬氣。

進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述混合氣體為體積百分比的下述氣體：0.1-20‰氯化烷烴和/或氯化烯烴，余量為氬氣。

進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述混合氣體為體積百分比的下述氣體：1-45‰的cl2、1-50‰hcl，余量為氬氣。

進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述混合氣體為體積百分比的下述氣體：1-50‰hcl，0.1-20‰氯化烷烴和/或氯化烯烴，余量為氬氣。

進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述混合氣體為體積百分比的下述氣體：1-45‰的cl2，0.1-20‰氯化烷烴和/或氯化烯烴，余量為氬氣。

在本發(fā)明中，氯化烷烴、氯化烯烴，可以用分子式為cnh2n+2-kclk或者cnh2n-kclk來(lái)表示，具體地可以為c2h5cl、c2h4cl2等。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明通過(guò)在晶體硅鑄錠過(guò)程中，向硅熔體中通入cl2、hcl以及氯化烷烴和/或氯化烯烴氣體的一種或幾種的混合氣體，使其與硅熔體中的雜質(zhì)特別是金屬雜質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)生成揮發(fā)性高的氯化物，并隨氬氣排出，進(jìn)而達(dá)到提高晶體硅品質(zhì)的目的。從而可在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中高效率去除硅熔體中的金屬雜質(zhì)，提高晶體硅晶體的整體少子壽命，尤其是降低晶體硅錠頭部的低少子壽命區(qū)域，從而提高晶體硅晶體質(zhì)量，降低晶體硅晶體鑄造成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明使用的設(shè)備的示意圖；

圖中，1為注氣管，1a為活性氣體進(jìn)氣管，1b為氬氣進(jìn)氣管，1c為出氣口，2為壓力密封艙，3為鑄錠爐，4為坩堝，5為硅熔體，6為長(zhǎng)晶界面。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本發(fā)明的活性氣體輔助生長(zhǎng)晶體硅的方法，包括如下步驟：

s1：將硅料入鑄錠爐后加熱熔化，待硅料完全熔化后，將氮化硅或石墨材質(zhì)的注氣管逐漸從爐腔頂部伸到硅熔體上表面，緩慢通過(guò)注氣管向爐體內(nèi)通入氬氣；

s2：待注氣管表面溫度與硅熔體接近后，將注氣管逐漸伸入硅熔體的內(nèi)部，同時(shí)保持氬氣流；

s3：注氣管逐漸伸入硅熔體中下部，注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶界面5-10mm處，將注氣管中的氬氣切換成體積百分比的下述混合氣體：1-10‰的cl2、1-10‰hcl，0.1-5‰的c2h5cl與c2h4cl2混合氣體，余量為氬氣；

s4：隨著長(zhǎng)晶界面高度的不斷上升，不斷提升注氣管的高度，并始終保持注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶界面5-10mm，待長(zhǎng)晶過(guò)程即將完成時(shí)，將注氣管中的活性氣體切換成氬氣，并將注氣管提升至硅熔體之上。

為了方便理解本發(fā)明的方法，圖1示出了本發(fā)明的方法使用的設(shè)備，其中，1為注氣管，注氣管1具有兩個(gè)進(jìn)氣口和一個(gè)出氣口1c，兩個(gè)進(jìn)氣口分別為活性氣體進(jìn)氣管1a和氬氣進(jìn)氣管1b，兩個(gè)進(jìn)氣口之間通過(guò)壓力密封艙2進(jìn)行密封和切換，3為鑄錠爐，鑄錠爐內(nèi)設(shè)置有坩堝4，硅料在坩堝內(nèi)被加熱成硅熔體5，從硅熔體5的底部開(kāi)始長(zhǎng)晶，形成長(zhǎng)晶界面6，長(zhǎng)晶過(guò)程中，控制注氣管的出氣口1c與長(zhǎng)晶界面的距離，使硅熔體內(nèi)的雜質(zhì)與活性氣體有效反應(yīng)，形成發(fā)性高的氯化物，并隨氬氣排出，進(jìn)而達(dá)到提高晶體硅品質(zhì)的目的。

實(shí)施例2

如圖1所示，本發(fā)明的活性氣體輔助生長(zhǎng)晶體硅的方法，包括如下步驟：

s1：將硅料入鑄錠爐后加熱熔化，待硅料完全熔化后，將氮化硅或石墨材質(zhì)的注氣管逐漸從爐腔頂部伸到硅熔體上表面，緩慢通過(guò)注氣管向爐體內(nèi)通入氬氣；

s2：待注氣管表面溫度與硅熔體接近后，將注氣管逐漸伸入硅熔體的內(nèi)部，同時(shí)保持氬氣流；

s3：注氣管逐漸伸入硅熔體中下部，注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶界面6mm處，將注氣管中的氬氣切換成體積百分比的下述混合氣體：10-50‰的cl2、1-10‰的hcl，0.1-5‰的c2h5cl與c2h4cl2混合氣體，余量為氬氣；

s4：隨著長(zhǎng)晶界面高度的不斷上升，不斷提升注氣管的高度，并始終保持注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶截面6mm，待長(zhǎng)晶過(guò)程即將完成時(shí)，將注氣管中的活性氣體切換成氬氣，并將注氣管提升至注氣管的出氣口位于硅熔體液面之上。

本實(shí)施例使用的設(shè)備與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例3

如圖1所示，本發(fā)明的活性氣體輔助生長(zhǎng)晶體硅的方法，包括如下步驟：

s1：將硅料入鑄錠爐后加熱熔化，待硅料完全熔化后，將氮化硅或石墨材質(zhì)的注氣管逐漸從爐腔頂部伸到硅熔體上表面，緩慢通過(guò)注氣管向爐體內(nèi)通入氬氣；

s2：待注氣管表面溫度與硅熔體接近后，將注氣管逐漸伸入硅熔體的內(nèi)部，同時(shí)保持氬氣流；

s3：注氣管逐漸伸入硅熔體中下部，注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶界面8mm處，將注氣管中的氬氣切換成體積百分比的下述混合氣體：1-10‰的cl2、20-50‰的hcl，0.1-5‰的c2h5cl與c2h4cl2混合氣體，余量為氬氣；

s4：隨著長(zhǎng)晶界面高度的不斷上升，不斷提升注氣管的高度，并始終保持注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶截面8mm，待長(zhǎng)晶過(guò)程即將完成時(shí)，將注氣管中的活性氣體切換成氬氣，并將注氣管提升至硅熔體液面之上。

本實(shí)施例使用的設(shè)備與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例4

如圖1所示，本發(fā)明的活性氣體輔助生長(zhǎng)晶體硅的方法，包括如下步驟：

s1：將硅料入鑄錠爐后加熱熔化，待硅料完全熔化后，將氮化硅或石墨材質(zhì)的注氣管逐漸從爐腔頂部伸到硅熔體上表面，緩慢通過(guò)注氣管向爐體內(nèi)通入氬氣；

s2：待注氣管表面溫度與硅熔體接近后，將注氣管逐漸伸入硅熔體的內(nèi)部，同時(shí)保持氬氣流；

s3：注氣管逐漸伸入硅熔體中下部，注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶界面5mm處，將注氣管中的氬氣切換成體積百分比的下述混合氣體：20-45‰的cl2、20-45‰的hcl，0.1-10‰的c2h5cl與c2h4cl2混合氣體，余量為氬氣；

s4：隨著長(zhǎng)晶界面高度的不斷上升，不斷提升注氣管的高度，并始終保持注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶界面5mm，待長(zhǎng)晶過(guò)程即將完成時(shí)，將注氣管中的活性氣體切換成氬氣，并將注氣管提升至硅熔體液面之上。

本實(shí)施例使用的設(shè)備與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例5

如圖1所示，本發(fā)明的活性氣體輔助生長(zhǎng)晶體硅的方法，包括如下步驟：

s1：將硅料入鑄錠爐后加熱熔化，待硅料完全熔化后，將氮化硅或石墨材質(zhì)的注氣管逐漸從爐腔頂部伸到硅熔體上表面，緩慢通過(guò)注氣管向爐體內(nèi)通入氬氣；

s2：待注氣管表面溫度與硅熔體接近后，將注氣管逐漸伸入硅熔體的內(nèi)部，同時(shí)保持氬氣流；

s3：注氣管逐漸伸入硅熔體中下部，注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶界面5mm處，將注氣管中的氬氣切換成體積百分比的下述混合氣體：1-20‰的cl2、1-20‰的hcl，1-20‰的c2h5cl與c2h4cl2混合氣體，余量為氬氣；

s4：隨著長(zhǎng)晶界面高度的不斷上升，不斷提升注氣管的高度，并始終保持注氣管的出氣口距離長(zhǎng)晶截面5mm，待長(zhǎng)晶過(guò)程即將完成時(shí)，將注氣管中的活性氣體切換成氬氣，并將注氣管提升至硅熔體液面之上。

本實(shí)施例使用的設(shè)備與實(shí)施例1相同。

將實(shí)施例1-5中制備的晶體硅鑄錠進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1：

表1