专利名称：一种用于生长大晶粒铸造多晶硅的坩埚的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种用于生长大晶粒铸造多晶硅 的坩埚。
背景技术：
高密度的晶界是影响铸造多晶硅太阳电池转换效率的主要因素之一。铸造多晶硅中的晶界主要来源于晶体生长阶段。因此，生长高质量的大晶粒铸造 多晶硅，降低晶界密度是国际光伏界一直研究的热点。目前铸造多晶硅主要是利用定向凝固的铸造技术，在方形坩埚中生长晶体硅材 料，生长简便，但由于形核区域的面积较大，成核数目多，生长出的多晶硅晶粒细小，晶界密 度高，影响了铸造多晶硅太阳电池的转换效率。因此，寻找一种能够减少成核数目的新型坩 埚对于低成本、高效率的铸造多晶硅太阳电池的开发和应用具有很重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种用于生长大晶粒铸造多晶硅的坩埚，有利于硅熔体在初始形核 阶段形成尽可能少的晶核，并有效改善坩埚内部的热场，生长出高质量的大晶粒的铸造多晶娃。一种用于生长大晶粒铸造多晶硅的坩埚，所述坩埚的底部的外壁为方形结构，所 述坩埚的底部内壁为若干个连续的倒金字塔结构。所述若干个为两个以上。实际应用上，依据实际坩埚尺寸的大小，倒金字塔结构的数目也可以为一个，此 时，所述坩埚的底部内壁为倒金字塔结构。优选地，所述每个倒金字塔的高度为5 50mm，中心纵剖面的角度为90° 150°。优选地，所述坩埚的材料为石英或石墨，所述石英的纯度在99. 9%以上，所述石墨 的纯度在99. 9%以上，以尽量减少对硅晶体的污染。本发明中采取将坩埚底部的内壁设 为倒金字塔结构，减少了初始形核区域的面积，晶体生长时在倒金字塔狭窄的底部形成尽 可能少的几个晶核，这些晶核再经过几何淘汰，最后生长出大晶粒的铸造多晶硅。此外，晶 体生长时每个倒金字塔底部硅晶体的热导率高于周围坩埚的热导率，有利于固液界面的微 凸，从而生长出高质量的晶体硅材料。
图1为本发明用于生长大晶粒铸造多晶硅的坩埚的俯视图；图2为本发明用于生长大晶粒铸造多晶硅的坩埚的中心剖面图。
具体实施例方式下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。
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实施例1 如图1和图2所示的坩埚1，坩埚底部的外壁3为方形结构，坩埚底部的内壁2为两 个以上连续的倒金字塔结构。每个倒金字塔的高度h为10mm，中心纵剖面角度α为90°。 坩埚1由纯度为99. 9%的石英加工而成。将240kg的多晶硅原料置于上述的坩埚1中，然后掺入20mg的掺杂剂硼，装炉；将 炉室抽成真空，使用Ar气作为保护气，逐渐加热到1420°C以上融化多晶硅原料和掺杂剂； 最后，在坩埚底部通入冷却水进行热交换，硅熔体从坩埚底部的各个倒金字塔塔尖形核，经 过几何淘汰，在某几个晶核定向凝固结晶，铸造形成硼浓度为6X1015/cm3柱状大晶粒。本实施例得到的铸造多晶硅片的晶粒尺寸都大于4cm2，少子寿命在3微秒以上，比 普通铸造多晶硅片高0. 5倍以上。实施例2:如图1和图2所示的坩埚1，坩埚底部的外壁3为方形结构，坩埚底部的内壁2为 两个以上连续的金字塔结构。每个倒金字塔的高度h为20mm，中心纵剖面角度α为120°。 坩埚1由纯度为99. 9%的石墨加工而成。将240kg的多晶硅原料置于上述的坩埚1中，然后掺入20mg的掺杂剂硼，装炉；将 炉室抽成真空，使用Ar气作为保护气，逐渐加热到1420°C以上融化多晶硅原料和掺杂剂； 最后，提升保温罩，硅熔体从坩埚底部的各个倒金字塔塔尖形核，经过几何淘汰，在某几个 晶核定向凝固结晶，铸造形成硼浓度为6X1015/cm3柱状大晶粒。本实施例得到的铸造多晶硅片的晶粒尺寸都大于4cm2，少子寿命在3微秒以上，比 普通铸造多晶硅片高0. 5倍以上。以上仅是本发明的具体应用案例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用 等同变化或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
权利要求
一种用于生长大晶粒铸造多晶硅的坩埚，其特征在于所述坩埚的底部的外壁为方形结构，所述坩埚的底部内壁为若干个连续的倒金字塔结构。
2.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于所述每个倒金字塔的高度为5 50mm，中心 纵剖面的角度为90° 150°。
3.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于所述坩埚的材料为石英或石墨。
4.如权利要求3所述的坩埚，其特征在于所述石英的纯度在99.9%以上。
5.如权利要求3所述的坩埚，其特征在于所述石墨的纯度在99.9%以上。
全文摘要
本发明公开了一种用于生长大晶粒铸造多晶硅的坩埚，坩埚的底部的外壁为方形结构，坩埚的底部内壁为倒金字塔结构。本发明的坩埚有利于硅熔体在初始形核阶段形成尽可能少的晶核，并有效改善坩埚内部的热场，生长出高质量的大晶粒的铸造多晶硅。
文档编号C30B29/06GK101935868SQ20101028475
公开日2011年1月5日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者余学功, 杨德仁, 肖承全 申请人:浙江大学