一种多晶硅铸锭的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多晶硅技术领域，更具体地说，是涉及一种多晶硅铸锭的生产方法。
【背景技术】
[0002]多晶硅铸锭技术因其投料量大、操作简单、成本低，在很大程度上已超越直拉法生产的单晶硅，成为光伏行业中生产太阳能电池材料的主要技术。多晶硅铸锭的工艺流程主要包括四个环节:坩祸喷涂、坩祸烘烤、坩祸装料以及铸锭生产；在铸锭生产过程中，需要经过加热、熔化、长晶、退火和冷却五个阶段。通过对传统多晶硅铸锭工艺的优化，生产出低缺陷、高品质的多晶硅铸锭，是提升行业竞争水平的重要手段。
[0003]目前，各大硅片厂商所使用的多晶硅铸锭工艺在坩祸装料环节进行改进，采用在坩祸底部铺洒碎硅片的方法，以碎硅片为成核剂，结合铸锭炉工艺，使得底部成核剂不熔，从而使熔化的硅液由成核剂从下至上生长为晶粒均匀的多晶体，这种工艺生产的多晶硅铸锭光电转换效率一般在17.4 %至17.5 %左右。
[0004]虽然这种改进的多晶硅铸锭工艺与传统工艺相比，能够改善多晶体位错等晶体宏观缺陷，使得光电转换效率较传统工艺生产的多晶硅铸锭提高0.4 %左右，但是，其17.4 %至17.5 %的光电转换效率市场竞争力不高。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多晶硅铸锭的生产方法，本发明提供的生产方法得到的多晶硅铸锭具有较高的光电转换效率。
[0006]本发明提供了一种多晶硅铸锭的生产方法，包括以下步骤:
[0007]a)将纳米级硅粉与无水乙醇混合后，涂覆在坩祸内部底面；
[0008]b)在上述坩祸内加入硅料，进行铸锭生产，得到多晶硅铸锭。
[0009]优选的，所述纳米级娃粉的中值粒径为50nm?250nm。
[0010]优选的，所述纳米级娃粉与无水乙醇的用量比为5g: (4?6)mL。
[0011]优选的，所述纳米级硅粉的用量与坩祸涂覆面积比为(600?650)g:1m2。
[0012]优选的，所述步骤a)之前还包括:
[0013]在所述坩祸内部底面和内壁设置氮化硅涂层。
[0014]优选的，步骤b)中所述铸锭生产的过程具体包括以下步骤:
[0015]bl)将装有硅料的坩祸置于上下热场中进行加热；
[0016]b2)提高上下热场温度使坩祸中的硅料进行熔化，得到硅液；
[0017]b3)降低上下热场温度使硅液进行长晶，得到多晶硅；
[0018]b4)继续降低上热场温度同时提高下热场温度，对得到的多晶硅进行退火；
[0019]b5)将退火后的多晶娃进行冷却，得到多晶娃铸锭。
[0020]优选的，步骤b2)中所述熔化过程的上热场温度为1450°C?1550°C，下热场温度为 1350? ?1400°C。
[0021]优选的，步骤b3)中所述长晶过程的上热场温度为1400°C?1450°C，下热场温度为 1000C- 1200 0C ο
[0022]优选的，步骤b4)中所述退火过程的上热场温度为1300°C?1400°C，下热场温度为 1000C- 1200 0C O
[0023]优选的，步骤b4)中所述退火过程的时间为3h?5h。
[0024]本发明提供了一种多晶硅铸锭的生产方法，包括以下步骤:a)将纳米级硅粉与无水乙醇混合后，涂覆在坩祸内部底面；b)在上述坩祸内加入硅料，进行铸锭生产，得到多晶硅铸锭。与现有技术相比，本发明提供的多晶硅铸锭的生产方法采用纳米级硅粉作为成核剂，由于纳米级硅粉的体表面积大，诱发成核点更多、更均匀，减少晶体因自发紊乱生长而形成的晶界、错位等晶体宏观缺陷，从而进一步减少晶体中少子负荷中心的数量，大大提高多晶硅的光电转换效率。实验结果表明，采用本发明提供的多晶硅铸锭的生产方法制备得到的多晶硅硅块的平均少子寿命为6.5us?7.0us，所述多晶硅铸锭制备得到的硅片的光电转换效率稳定在18%以上。
[0025]此外，本发明提供的多晶硅铸锭的生产方法将纳米级硅粉与无水乙醇混合后均匀涂覆，既能避免破坏坩祸内部底面的氮化硅涂层，又能使硅粉牢牢粘附在坩祸内部底面。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]本发明提供了一种多晶硅铸锭的生产方法，包括以下步骤:
[0028]a)将纳米级硅粉与无水乙醇混合后，涂覆在坩祸内部底面；
[0029]b)在上述坩祸内加入硅料，进行铸锭生产，得到多晶硅铸锭。
[0030]在本发明中，将纳米级硅粉与无水乙醇混合。本发明对所述纳米级硅粉和无水乙醇的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述纳米级娃粉的中值粒径优选为50nm?250nm，更优选为10nm?200nm，最优选为150nm。在本发明中，所述纳米级娃粉与无水乙醇的用量比优选为5g: (4?6)mL，更优选为5g:5mL。
[0031]在本发明中，将纳米级硅粉与无水乙醇混合后，涂覆在坩祸内部底面。本发明对所述坩祸的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售普通坩祸即可。在本发明优选的实施例中，所述坩祸选自G5型号普通坩祸或G6型号普通坩祸；其中，所述G5型号普通坩祸的底面尺寸为890mmX 890mm，所述G6型号普通坩祸的底面尺寸为1040mmX 1040mm。在本发明中，所述纳米级硅粉的用量与坩祸涂覆面积比优选为￠00?650) g: Im2,更优选为(630 ?640) g: Im20
[0032]在本发明中，将所述纳米级硅粉与无水乙醇混合后，涂覆在坩祸内部底面之前，优选还包括:
[0033]在所述坩祸内部底面和内壁设置氮化硅涂层。在本发明中，所述氮化硅涂层能够防止在铸锭生产过程中，熔化的硅料和坩祸发生反应，造成多晶硅铸锭无法正常脱模。在本发明中，在所述坩祸内部底面和内壁设置氮化硅涂层的过程优选具体为:
[0034]首先对坩祸内部底面和内壁依次进行清洗、擦拭和吹扫；其次，将上述坩祸进行加热，得到热坩祸；再次，将氮化硅水溶液均匀喷涂在所述热坩祸内部底面和内壁；最后，将上述经过喷涂后的坩祸进行烘烤，得到内部底面和内壁设置有氮化硅涂层的坩祸。
[0035]在本发明中，对坩祸内部底面和内壁依次进行清洗、擦拭和吹扫。本发明对所述清洗、擦拭和吹扫的方法没有特殊限制，目的是使所述坩祸内部底面和内壁洁净。
[0036]完成对坩祸内部底面和内壁依次进行清洗、擦拭和吹扫过程后，本发明将上述坩祸进行加热，得到热坩祸。在本发明中，所述加热的温度优选为70°C?100°C，更优选为80°C?90°C。本发明对所述加热的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的加热的技术方案即可。
[0037]得到热坩祸后，本发明将氮化硅水溶液均匀喷涂在所述热坩祸内部底面和内壁。本发明对所述氮化硅的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述氮化硅水溶液中氮化硅与水的量比优选为Ig:(1?6)mL，更优选为Ig:(2?4)mL。在本发明中，所述氮化硅的用量与坩祸喷涂面积比优选为(500?700)g:1m2，更优选为￠00?650) g:1m2。本发明对所述均匀喷涂的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的均匀喷涂的技术方案即可。
[0038]完成所述均匀喷涂后，本发明将上述经过喷涂后的坩祸进行烘烤，得到内部底面和内壁设置有氮化硅涂层的坩祸。在本发明中，所述烘烤的温度优选