CN106521621B - 一种降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法、多晶硅锭和多晶硅铸锭用坩埚 - Google Patents

一种降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法、多晶硅锭和多晶硅铸锭用坩埚 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法，包括以下步骤：提供坩埚，坩埚包括底座及由底座向上延伸的侧壁，底座和侧壁共同围成一收容空间，在朝向收容空间的侧壁表面设置阻挡层，阻挡层选自熔点大于硅且纯度在99.99％以上的高纯薄片；高纯薄片的材质选自过渡金属单质、过渡金属化合物、石墨、铝的化合物和硼的化合物中的至少一种；然后在坩埚内设置熔融状态的硅料；控制坩埚内的温度沿垂直与坩埚底部向上的方向逐渐上升形成温度梯度，使熔融状态的硅料开始结晶；待全部结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。本发明通过在坩埚侧壁设置阻挡层，可以阻挡坩埚中的杂质进入硅锭/硅熔体，降低了硅锭的红边宽度，提高了多晶硅锭的少子寿命。

Description

一种降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法、多晶硅锭和多晶硅 铸锭用坩埚
技术领域
本发明涉及多晶硅铸锭领域，尤其涉及降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法、多晶硅锭和多晶硅铸锭用坩埚。
背景技术
现有的多晶铸锭过程中，在高温下坩埚中的杂质特别是金属杂质会扩散进入硅锭中，导致靠近坩埚侧壁区域的硅锭出现寿命少于2μs的低少子寿命的区域，通常把这个低少子区域叫做红边。如图1中的虚线框区域即为红边。该红边在做成电池片后，在EL(电致发光)或者PL(光致发光)测试下会出现黑边现象。黑边会导致光电转换效率偏低，从而影响电池的性能。
现有减少硅锭侧部红边宽度的方法主要有如下几种：1、采用加宽坩埚。2、采用高纯坩埚。采用加宽坩埚来减少侧部红边宽度的方法具有如下缺点：1、通过增加切除的边皮厚度来减少红边宽度，这样会影响硅锭的出材率，提高铸锭成本；2、坩埚加宽的尺寸受铸锭炉及其他配件的限制，增加的宽度有限。采用高纯坩埚的方法具有如下缺点：1、高纯坩埚价格昂贵，提高了坩埚的采购成本。2、该方法减少靠近坩埚区域的硅块的红边宽度的作用有限。因此，为了获得高质量的多晶硅锭，寻求一种能够降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法显得尤为重要。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提供多晶硅锭的制备方法，该制备方法可降低多晶硅锭红边宽度，制备获得质量高的多晶硅锭，且该制备简单方便，易于操作，适于大规模生产。本发明同时提供了通过该制备方法获得的多晶硅锭，以及利用所述多晶硅锭制备获得的多晶硅片，以及一种铸锭用坩埚。
本发明第一方面提供了一种降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法，包括以下步骤：
提供坩埚，所述坩埚包括底座及由底座向上延伸的侧壁，所述底座和所述侧壁共同围成一收容空间，在朝向所述收容空间的所述侧壁表面设置阻挡层，所述阻挡层选自熔点大于硅且纯度在99.99％以上的高纯薄片；所述高纯薄片的材质选自过渡金属单质、过渡金属化合物、石墨、铝的化合物和硼的化合物中的至少一种；
然后在所述坩埚内设置熔融状态的硅料；
控制所述坩埚内的温度沿垂直与所述坩埚底部向上的方向逐渐上升形成温度梯度，使所述熔融状态的硅料开始结晶；
待全部结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。
其中，所述过渡金属单质选自钼或钨，所述过渡金属化合物选自氧化锆，所述铝的化合物选自三氧化二铝或氮化铝，所述硼的化合物选自氮化硼。
其中，所述高纯薄片选自钼片、钨片、石墨纸、石墨片、三氧化二铝片、氧化锆片、氮化铝片和氮化硼片中的至少一种。
其中，在所述阻挡层表面设置一层氮化硅层。
其中，所述阻挡层通过粘结剂粘接的方式设置在所述坩埚侧壁表面。
其中，所述阻挡层的厚度为50μm-2mm。
其中，所述阻挡层为与所述坩埚侧壁的大小和形状相同或相近的高纯薄片，或者所述阻挡层为多块高纯薄片的拼接组合体。
本发明第一方面提供的降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法，通过在坩埚侧壁设置阻挡层，可以阻挡坩埚中的杂质进入硅锭/硅熔体，降低硅锭的红边宽度，提高了多晶硅锭的少子寿命。
本发明第二方面提供了一种多晶硅锭，该多晶硅锭是按照如上述第一方面所述的制备方法制得。
本发明第二方面提供的多晶硅锭，多晶硅锭中红边宽度较少，少子寿命较高。
本发明第三方面提供了一种多晶硅片，所述多晶硅片为以上述多晶硅锭为原料进行开方-切片-清洗后制得。
本发明第三方面提供的多晶硅片，多晶硅片的少子寿命较高，将这样的多晶硅片做成电池后，不会或很少出现黑边。
本发明第四方面提供了一种多晶硅铸锭用坩埚，所述坩埚包括本体和阻挡层，所述本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁，所述底座和所述侧壁共同围成一收容空间，所述阻挡层设置在朝向所述收容空间的所述侧壁表面，所述阻挡层选自熔点大于硅且纯度在99.99％以上的高纯薄片；所述高纯薄片的材质选自过渡金属单质、过渡金属化合物、石墨、铝的化合物和硼的化合物中的至少一种。
本发明提供的多晶硅铸锭用坩埚，通过在坩埚本体侧壁上设置阻挡层，从而阻隔坩埚中的杂质向硅锭/硅熔体中输送，降低了硅锭中或硅锭局部中的杂质含量，降低硅锭的红边宽度，提高了多晶硅锭的少子寿命，最终提高了多晶硅锭的质量。
本发明提供的降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法、多晶硅片和多晶硅铸锭用坩埚，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法，通过在坩埚侧壁设置阻挡层，可以阻挡坩埚中的杂质进入硅锭/硅熔体，降低了硅锭的红边宽度，提高了多晶硅锭的少子寿命。
(2)本发明提供的多晶硅锭，多晶硅锭中红边宽度较少，少子寿命较高。
(3)本发明提供的多晶硅片，多晶硅片的少子寿命较高，将这样的多晶硅片做成电池后，不会出现黑边。
(4)本发明提供的多晶硅铸锭用坩埚，通过在坩埚本体侧壁上设置阻挡层，从而阻隔坩埚中的杂质向硅锭/硅熔体中输送，将降低硅锭中或硅锭局部中的杂质含量，降低硅锭的红边宽度，提高了多晶硅锭的少子寿命，最终提高了多晶硅锭的质量。
附图说明
图1为现有技术制得的多晶硅锭的硅块的少子寿命图；
图2为本发明一实施方式制备的多晶硅铸锭用坩埚的示意图；
图3为本发明一实施方式制备的多晶硅铸锭用坩埚的示意图；
图4为本发明另一实施方式制备的多晶硅铸锭用坩埚的示意图；
图5为本发明试验1制备的多晶硅铸锭的硅块少子寿命图；
图6为本发明试验2制备的多晶硅铸锭的硅片的光致发光(PL)图。
具体实施方式
以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本发明第一方面提供了一种降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法，包括以下步骤：
提供坩埚，坩埚包括底座及由底座向上延伸的侧壁，底座和侧壁共同围成一收容空间，在朝向收容空间的侧壁表面设置阻挡层，阻挡层选自熔点大于硅且纯度在99.99％以上的高纯薄片；所述高纯薄片的材质选自过渡金属单质、过渡金属化合物、石墨、铝的化合物和硼的化合物中的至少一种；
然后在坩埚内设置熔融状态的硅料；
控制坩埚内的温度沿垂直与坩埚底部向上的方向逐渐上升形成温度梯度，使熔融状态的硅料开始结晶；
待全部结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。
本发明一实施方式中，过渡金属单质选自钼或钨，过渡金属化合物选自氧化锆，铝的化合物选自三氧化二铝或氮化铝，硼的化合物选自氮化硼。
本发明一实施方式中，高纯薄片选自钼片、钨片、石墨纸、石墨片、三氧化二铝片、氧化锆片、氮化铝片和氮化硼片中的至少一种。
本发明采用钼片、钨片、石墨纸和石墨片等中的至少一种作为阻挡层，由于阻挡层较为致密，可以有效地阻挡坩埚中的杂质扩散进入硅锭中，提高了靠近坩埚侧壁区域的硅锭的少子寿命，降低了多晶硅的红边宽度。其中，石墨纸的成本较低，适合产业化应用。
本发明一实施方式中，在阻挡层表面设置一层氮化硅层。为防止石墨、钼或钨等与硅熔体发生反应，在阻挡层表面设置一层氮化硅层以阻挡钼和钨与硅熔体的接触。同时有的阻挡层材质如三氧化二铝片或氧化锆片与硅锭的浸润性较大，易与硅锭粘连，在阻挡层表面设置一层氮化硅层可以使硅锭易脱模。
本发明一实施方式中，氮化硅层可以通过喷涂或刷涂的方式设置在阻挡层表面。
本发明一实施方式中，氮化硅层的厚度为50μm-200μm。
当氮化硅层的厚度为50μm-200μm时，一方面可以很好地阻挡石墨、钼或钨等与硅熔体的接触，另一方面，阻挡层表面的氮化硅层也可以阻挡杂质的扩散，同时氮化硅层还可以起到使硅锭易脱模的作用。
本发明一优选实施方式中，氮化硅层的厚度为50μm-100μm。
本发明一优选实施方式中，氮化硅层的厚度为100μm-200μm。
本发明一优选实施方式中，氮化硅层的厚度为50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm。
本发明一实施方式中，阻挡层为与坩埚侧壁的大小和形状相同或相近的高纯薄片，或者阻挡层为多块高纯薄片的拼接组合体。本发明中，阻挡层可以为一块与坩埚侧壁的大小和形状相同或相近的高纯薄片，也可以为多块高纯薄片的拼接组合体。如可以为2块、3块、4块等多块的拼接组合体。
本发明一实施方式中，当阻挡层为多块高纯薄片的拼接组合体时，阻挡层的形成过程为：将多块高纯薄片相互拼接铺贴，尽量保证拼接处缝隙最小(小于1mm)，以覆盖坩埚侧壁的绝大部分区域，形成阻挡层。
本发明一优选实施方式中，由于硅锭与坩埚边角部位接触的部位如头尾和边皮一般在后续加工过程中会被去除掉，从节省成本来考虑，阻挡层不需要完全覆盖住坩埚侧壁，只需要覆盖坩埚侧壁中间的大部分区域即可。阻挡层上端面与坩埚上断面的距离为0-200mm、0-180mm或0-150mm，阻挡层下端面与坩埚底部的距离为0-60mm、0-80mm或0-12mm。阻挡层端面与坩埚断面的距离主要根据铸锭炉与铸锭工艺确定。
本发明一实施方式中，当阻挡层为多块高纯薄片的拼接组合体时，多块高纯薄片的形状为正方形、长方形或三角形。
本发明一实施方式中，阻挡层的厚度为50μm-2mm。
本发明一优选实施方式中，阻挡层的厚度为50μm-500μm。由于本发明阻挡层较为致密，即使阻挡层的厚度比较薄，阻挡层的阻挡效果也较好。
本发明一优选实施方式中，阻挡层的厚度为50μm-100μm。
本发明一优选实施方式中，阻挡层的厚度为100μm-500μm。
本发明一优选实施方式中，阻挡层的厚度为200μm-500μm。
本发明一优选实施方式中，阻挡层的厚度为50μm-200μm。
本发明一优选实施方式中，阻挡层的厚度为50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。
本发明一优选实施方式中，阻挡层的厚度为110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm。
本发明一优选实施方式中，阻挡层的厚度为210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm或300μm。
本发明一优选实施方式中，阻挡层的厚度为310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm或390μm。
本发明一优选实施方式中，阻挡层的厚度为400μm、410μm、420μm、430μm、440μm、450μm、460μm、470μm、480μm、490μm或500μm。
本发明一实施方式中，阻挡层可由单个高纯薄片组成或者由多片高纯薄片层叠而成。
本发明一实施方式中，单个高纯薄片的厚度为50μm-2mm。
本发明一实施方式中，阻挡层通过粘结剂粘接的方式设置在坩埚侧壁表面。
本发明一实施方式中，粘结剂为硅溶胶。
本发明一优选实施方式中，在高纯薄片的待粘接面上涂抹硅溶胶，然后将高纯薄片贴在坩埚侧壁上，形成阻挡层。
本发明直接将高纯薄片贴在坩埚的侧壁，方法简单易操作，高纯薄片结构致密，高纯薄片作为阻挡层阻挡杂质的效果较好。
本发明一实施方式中，在设置阻挡层之前，在坩埚侧壁和底座设置一层氮化硅层。
本发明一实施方式中，设置氮化硅层的方法以及氮化硅层的厚度等参数为业界常规选择，在此不做特殊限定。
本发明一实施方式中，坩埚为石英坩埚或陶瓷坩埚。
本发明一实施方式中，坩埚底部还可以设置籽晶层，然后在籽晶层的上方设置熔融状态的硅料。籽晶层的设置方法为业界常规选择，在此不做特殊限定。
本发明一实施方式中，设置熔融状态的硅料为：在坩埚内填装固体硅料，对坩埚进行加热使得硅料熔融。
本发明一实施方式中，设置熔融状态的硅料为：在另外一个坩埚内加热固体硅料，制得熔融状态的硅料，将熔融状态的硅料浇注至设置有阻隔层的坩埚内。
本发明一实施方式中，控制坩埚内的温度沿垂直与坩埚底部向上的方向逐渐上升形成温度梯度，使熔融状态的硅料开始结晶。优选地，控制坩埚底部的温度为1300-1420℃。
本发明第一方面提供的降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法，阻挡了坩埚中的杂质往硅锭中扩散，提高靠近坩埚区域硅块的少子寿命，可以使靠近坩埚侧壁区域的硅锭红区宽度降低，将这样的硅锭做成电池后，不会或很少出现黑边，侧边硅锭的光电转换效率与硅锭中间区域的硅片相当，提高硅片的电池效率。另外，本发明阻挡层的设置方法简单易操作，且阻挡层易于硅锭的脱模。
本发明第二方面提供了一种多晶硅锭，该多晶硅锭时按照如上述第一方面的制备方法制得。
本发明一实施方式中，多晶硅锭与坩埚接触的区域的硅块的少子寿命不小于2μs。
本发明一实施方式中，多晶硅锭与坩埚接触的区域的硅块的少子寿命不小于5μs。
本发明一实施方式中，多晶硅锭与坩埚接触的区域的硅块的少子寿命为5μs-10μs。
本发明一实施方式中，多晶硅锭与坩埚接触的区域的红边宽度为0-5mm。
本发明一实施方式中，多晶硅锭与坩埚接触的区域的红边宽度为0-3mm。
本发明一实施方式中，多晶硅锭与坩埚接触的区域的红边宽度为0mm。
本发明第二方面提供的多晶硅锭，靠近坩埚侧壁区域的硅锭红区宽度较低，少子寿命较高，将这样的硅锭做成电池后，很少或不会出现黑边，侧边硅锭的光电转换效率与硅锭中间区域的硅片相当，提高了硅片的电池效率。
本发明第三方面提供了一种多晶硅片，多晶硅片为以上述多晶硅锭为原料进行开方-切片-清洗后制得。
参照图2，图2为本发明一实施方式提供的铸锭用坩埚示意图，从图2中可以看出，本发明第四方面提供了一种铸锭用坩埚，坩埚包括本体1和阻挡层2，本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁，底座和侧壁共同围成一收容空间，阻挡层设置在朝向收容空间的侧壁表面，阻挡层选自熔点大于硅且纯度在99.99％以上的高纯薄片；所述高纯薄片的材质选自过渡金属单质、过渡金属化合物、石墨、铝的化合物和硼的化合物中的至少一种。
本发明一实施方式中，过渡金属单质选自钼或钨，过渡金属化合物选自氧化锆，铝的化合物选自三氧化二铝或氮化铝，硼的化合物选自氮化硼。
本发明一实施方式中，高纯薄片选自钼片、钨片、石墨纸、石墨片、三氧化二铝片、氧化锆片、氮化铝片和氮化硼片中的至少一种。
图3为本发明一实施方式制备的多晶硅铸锭用坩埚的示意图；如图3所示，本发明一实施方式中，坩埚包括本体1和阻挡层2，在阻挡2层表面设置一层氮化硅层4。
本发明一实施方式中，氮化硅层可以通过喷涂或刷涂的方式设置在阻挡层表面。
本发明一实施方式中，氮化硅层的厚度为50μm-200μm。
本发明一实施方式中，阻挡层为与坩埚侧壁的大小和形状相同或相近的高纯薄片，或者阻挡层为多块高纯薄片的拼接组合体。本发明中，阻挡层可以为一块与埚侧壁的大小和形状相同或相近的高纯薄片，也可以为多块高纯薄片的拼接组合体。
本发明一实施方式中，当阻挡层为多块高纯薄片的拼接组合体时，阻挡层的形成过程为：将多块高纯薄片相互拼接铺贴，尽量保证拼接处缝隙最小(小于1mm)，以覆盖坩埚侧壁的绝大部分区域，形成阻挡层。
本发明一实施方式中，当阻挡层为多块高纯薄片的拼接组合体时，多块高纯薄片的形状为正方形、长方形或三角形。
本发明一实施方式中，阻挡层的厚度为50μm-2mm。由于本发明阻挡层较为致密，即使阻挡层的厚度比较薄，阻挡层的阻挡效果也较好。
本发明一实施方式中，阻挡层可由单个高纯薄片组成或者由多片高纯薄片层叠而成。
本发明一实施方式中，单个高纯薄片的厚度为50μm-2mm。
本发明一实施方式中，阻挡层通过粘结剂粘接的方式设置在所述坩埚侧壁表面。
本发明一实施方式中，粘结剂为硅溶胶。
本发明一优选实施方式中，在高纯薄片的待粘接面上涂抹硅溶胶，然后将高纯薄片贴在坩埚侧壁上，形成阻挡层。
图4为本发明另一实施方式制备的多晶硅铸锭用坩埚的示意图；如图4所示，本发明一实施方式中，在设置阻挡层2之前，在坩埚1侧壁和底座设置一层氮化硅层3。
本发明一实施方式中，在坩埚侧壁和底座设置氮化硅层的方法以及氮化硅层的厚度等参数为业界常规选择，在此不做特殊限定。
本发明一实施方式中，坩埚为石英坩埚或陶瓷坩埚。
本发明一实施方式中，坩埚底部还可以设置籽晶层，然后在籽晶层的上方设置熔融状态的硅料。
本发明第四方面提供的多晶硅铸锭用坩埚，通过在坩埚本体侧壁上设置阻挡层，可以阻挡坩埚中的杂质往硅锭中扩散，提高了靠近坩埚区域硅块的少子寿命，降低了靠近坩埚区域硅块的红边宽度，提高了硅片的电池效率。
实施例一
一种降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法，包括以下步骤：
(1)提供内径为840*840mm，高度为480mm的坩埚，在坩埚侧壁和底座喷涂一层氮化硅涂层，自然晾干；
(2)将厚度200μm的高纯石墨纸切割成四块规格分别为780*300mm的长方形；
(3)在高纯石墨纸上均匀涂抹一层高纯硅溶胶作为粘结剂；将涂有硅溶胶的四块高纯石墨纸分别贴在坩埚的四面侧壁上，形成阻挡层；
(4)在坩埚内装好籽晶，再在籽晶上方填装硅料，然后控制温度使得硅料从上往下进行熔化，待硅料熔化到籽晶的位置后进行降温进入长晶阶段；
(5)待全部结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。
本实施例所制得的多晶硅锭的靠近坩埚区域的硅块少子寿命大于2μs，红边宽度为0mm。
将本实施例制得的多晶硅锭开方-切片-清洗后制得多晶硅片，利用所得多晶硅片制备太阳能电池，制得的太阳能电池平均转换效率为18.3％-18.5％。
实施例二
一种降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法，包括以下步骤：
(1)提供内径为840*840mm，高度为480mm的坩埚，在坩埚侧壁和底座喷涂一层氮化硅涂层，自然晾干；
(2)提供九*四块厚度分别为2mm、长宽为260*100mm的长方形高纯石墨片；
(3)在九块高纯石墨片上分别涂抹均匀一层高纯硅溶胶作为粘结剂；将九块涂有硅溶胶的石墨片拼接并贴在坩埚的一面侧壁上，同样，在坩埚的其他三面侧壁上也贴有涂有硅溶胶的高纯石墨片，形成阻挡层；
(4)在坩埚内装好籽晶，再在籽晶上方填装硅料，然后控制温度使得硅料从上往下进行熔化，待硅料熔化到籽晶的位置后进行降温进入长晶阶段；
(5)待全部结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。
本实施例所制得的多晶硅锭的靠近坩埚区域的硅块少子寿命大于2μs，红边宽度为0mm。
将本实施例制得的多晶硅锭开方-切片-清洗后制得多晶硅片，利用所得多晶硅片制备太阳能电池，制得的太阳能电池平均转换效率为18.3％-18.5％。
实施例三
一种降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法，包括以下步骤：
(1)提供内径为840*840mm，高度为480mm的坩埚，在坩埚侧壁和底座喷涂一层氮化硅涂层，自然晾干；
(2)提供两*四块厚度分别为50μm、长宽为390*300mm的长方形高纯钼片；
(3)在两块高纯钼片上分别涂抹均匀一层高纯硅溶胶作为粘结剂；将涂有硅溶胶的两块高纯钼片拼接并贴在坩埚的一面侧壁上，同样，在坩埚的其他三面侧壁上也贴有涂有硅溶胶的高纯钼片，形成阻挡层；
(4)在阻挡层上通过喷涂的方法设置一层氮化硅层，氮化硅层的厚度为50μm；
(5)在坩埚内填装硅料，然后控制温度使得硅料从上往下进行熔化，待硅料熔化完全后进行降温进入长晶阶段；
(6)待全部结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。
本实施例所制得的多晶硅锭的靠近坩埚区域的硅块少子寿命大于2μs，红边宽度为0mm。
将本实施例制得的多晶硅锭开方-切片-清洗后制得多晶硅片，利用所得多晶硅片制备太阳能电池，制得的太阳能电池平均转换效率为18.3％-18.5％。
实施例四
一种降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法，包括以下步骤：
(1)提供内径为840*840mm，高度为480mm的坩埚，在坩埚侧壁和底座喷涂一层氮化硅涂层，自然晾干；
(2)提供四块*四厚度分别为500μm，长宽为390*150mm的长方形高纯钨片；
(3)在四块高纯钨片上分别涂抹均匀一层高纯硅溶胶作为粘结剂；将涂有硅溶胶的四块高纯钨片拼接并贴在坩埚的一面侧壁上，同样，在坩埚的其他三面侧壁上也贴有涂有硅溶胶的高纯钨片，形成阻挡层；
(4)在阻挡层上通过喷涂的方法设置一层氮化硅层，氮化硅层的厚度为200μm；
(5)在坩埚内装好籽晶，再在籽晶上方填装硅料，然后控制温度使得硅料从上往下进行熔化，待硅料熔化到籽晶的位置后进行降温进入长晶阶段；
(6)待全部结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。
本实施例所制得的多晶硅锭的靠近坩埚区域的硅块少子寿命大于2μs，红边宽度为0mm。
将本实施例制得的多晶硅锭开方-切片-清洗后制得多晶硅片，利用所得多晶硅片制备太阳能电池，制得的太阳能电池平均转换效率为18.3％-18.5％。
效果实施例
为有力支持本发明的有益效果，特提供如下试验：
试验1：
一种多晶硅锭的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供内径为840*840mm，高度为480mm的坩埚，在坩埚侧壁和底座喷涂一层氮化硅涂层，自然晾干；
(2)提供一片厚度分别为50μm、长宽为80mm*300mm的长方形高纯石墨纸A；
(3)在石墨纸上涂抹均匀一层高纯硅溶胶作为粘结剂；将涂有硅溶胶的石墨贴在坩埚的一面侧壁上，高纯石墨纸片贴在该坩埚侧壁长度方向上约180mm-264mm位置处，形成阻挡层；
(4)在坩埚内装好籽晶，再在籽晶上方填装硅料，然后控制温度使得硅料从上往下进行熔化，待硅料熔化到籽晶的位置后进行降温进入长晶阶段；
(5)待全部结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。
将本实施例制得的多晶硅锭开方得到多晶硅块。
图5为本发明试验1制备的多晶硅锭的硅块少子寿命图；图中5代表坩埚，6代表硅块，如图5(a)所示，在硅锭中选取一个靠近坩埚的硅块，硅块包括1、2、3、4四个侧面，其中定义第4个面是与坩埚侧壁接触的，如图(b)所示，在与第4面接触的坩埚侧壁上的一半(图(b)横线的左边)设置有石墨纸A，另外一半(图(b)横线的右边)不设置石墨纸，制得硅锭并将该硅锭开方后对该硅块进行少子寿命测试。
检测结果如图(c)和图(d)所示，图(c)为硅锭第1面的少子寿命测试图，图(d)为硅锭第3面的少子寿命测试图，如果未设置阻挡层，测试硅块的第一和第三面都会出现红边。从图中可以看出，由于硅锭第4面靠近第1面的一半设有石墨纸，因此，硅锭第1面的硅锭红边宽度为零。而第4面靠近第3面的一半没有设置石墨纸，因此，第3面靠近第4面的位置出现了红边，宽度有16mm。
试验2：
一种多晶硅锭的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供内径为840*840mm，高度为480mm的坩埚，在坩埚侧壁和底座喷涂一层氮化硅涂层，自然晾干；
(2)提供一片厚度分别为50μm、长宽为55mm*300mm的长方形高纯石墨纸B；
(3)在石墨纸上涂抹均匀一层高纯硅溶胶作为粘结剂；将涂有硅溶胶的石墨贴在坩埚的一面侧壁上，高纯石墨纸片贴在该坩埚侧壁长度方向上约232mm-288mm位置处，形成阻挡层；
(4)在坩埚内装好籽晶，再在籽晶上方填装硅料，然后控制温度使得硅料从上往下进行熔化，待硅料熔化到籽晶的位置后进行降温进入长晶阶段；
(5)待全部结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。
将本实施例制得的多晶硅锭开方得到多晶硅块。
图6为本发明试验2制备的多晶硅锭的硅片的光致发光(PL)图。图中5代表坩埚，7代表硅块，如图6(e)所示，在硅锭中选取一个靠近坩埚的硅块7，硅块包括1、2、3、4四个侧面，其中定义第4个面是与坩埚侧壁接触的。在与第4面接触的坩埚侧壁的中间位置设置有高纯石墨纸B(图(f)两条平行线之间)，如图6所示。后续对硅块进行切片，再从中抽取尾部区域的硅片进行测试PL。从图6(g)中硅片的PL图可以看到，铺垫石墨纸的区域没有出现黑边(即两条平行线之间的区域)，其他没有石墨纸覆盖区域出现了黑边现象。
以上试验可以说明，本发明实施例通过在坩埚中设置阻挡层来阻挡坩埚中的杂质往硅锭中扩散，提高了靠近坩埚区域硅块的少子寿命，实现了零红边的效果，提高硅片的电池效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种降低多晶硅锭红边宽度的铸锭方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供坩埚，所述坩埚包括底座及由底座向上延伸的侧壁，所述底座和所述侧壁共同围成一收容空间，在朝向所述收容空间的所述侧壁表面设置阻挡层，所述阻挡层选自熔点大于硅且纯度在99.99％以上的高纯薄片；所述高纯薄片的材质选自过渡金属单质、石墨和氮化铝中的至少一种；在所述阻挡层表面设置一层氮化硅层；
然后在所述坩埚内设置熔融状态的硅料；
控制所述坩埚内的温度沿垂直与所述坩埚底部向上的方向逐渐上升形成温度梯度，使所述熔融状态的硅料开始结晶；
待全部结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。
2.如权利要求1所述的铸锭方法，其特征在于，所述过渡金属单质选自钼或钨。
3.如权利要求2所述的铸锭方法，其特征在于，所述高纯薄片选自钼片、钨片、石墨纸、石墨片和氮化铝片中的至少一种。
4.如权利要求1所述的铸锭方法，其特征在于，所述阻挡层通过粘结剂粘接的方式设置在所述坩埚侧壁表面。
5.如权利要求1所述的铸锭方法，其特征在于，所述阻挡层的厚度为50μm-2mm。
6.如权利要求1所述的铸锭方法，其特征在于，所述阻挡层为与所述坩埚侧壁的大小和形状相同或相近的高纯薄片，或者所述阻挡层为多块高纯薄片的拼接组合体。
7.一种多晶硅锭，其特征在于，按照如权利要求1-6中任一项权利要求所述的制备方法制得。
8.多晶硅片，其特征在于，所述多晶硅片为以如权利要求7所述的多晶硅锭为原料进行开方-切片-清洗后制得。
9.一种多晶硅铸锭用坩埚，其特征在于，所述坩埚包括本体、阻挡层和氮化硅层，所述本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁，所述底座和所述侧壁共同围成一收容空间，所述阻挡层设置在朝向所述收容空间的所述侧壁表面，所述氮化硅层设置在所述阻挡层表面；所述阻挡层选自熔点大于硅且纯度在99.99％以上的高纯薄片；所述高纯薄片的材质选自过渡金属单质、石墨和氮化铝中的至少一种。
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