CN108179466A - 一种多晶铸锭用坩埚及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多晶铸锭用坩埚，坩埚底部、坩埚上口为圆形，坩埚侧壁为圆弧形，坩埚边缘用石墨软毡包裹，随后用石墨材料固定，保证坩埚在高温下不会因为软化而开裂。此种坩埚与传统方坩埚相比有如下优势：一是，铸锭过程晶体受热更均匀，因此可大幅度消除坩埚内边缘处晶体的斜长晶现象，降低位错密度；二是，晶锭对应硅片光电转换效率较方形坩埚对应硅片明显提高，一般可提高0.15%左右。
Description
技术领域
本发明涉及一种特殊形状的多晶铸锭用圆柱坩埚,尤其涉及高效多晶及准单晶制程。
背景技术
自2010年至今，多晶行业蓬勃发展，技术创新层出不穷，过程中硅片效率方面的研究有大晶粒、类单晶、细小晶花（目前为主流）等。类单晶追求少晶界，但不可避免出现高密度的位错增殖，高效多晶虽然有很高的晶界密度，但位错密度却表现很低。由于低位错、高效率的优势，高效多晶自2012年起逐渐成为市场需求的主流，为了获得较小的晶粒，业内普遍采用全熔与半熔两大工艺来实现，由于半熔工艺为同质形核，晶粒均匀，硅片转换效率略高于全熔，因此行业内多数使用半熔工艺。但是不论全熔还是半熔，随着坩埚底部小晶粒逐步往上生长，晶粒之间位错逐步增殖，尤其长晶时坩埚边缘散热温度较中间更快，晶粒生长方向通常由坩埚外向里倾斜，加热器交汇处功率偏大，晶粒倾斜生长更严重，热场设计不一晶粒生长方向也存在差异。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种适用于多晶铸锭圆柱形坩埚，本发明采用的技术方案如下：
与市场上使用的方形坩埚，包括坩埚底部方形，坩埚侧壁方形或者长方形不一样，一种多晶铸锭用坩埚，坩埚底部、坩埚上口为圆形，坩埚侧壁为圆弧形，整体呈现上口开口的圆柱形状。
所述的多晶铸锭用坩埚，坩埚上口直径大于下口直径 0.3%-0.8%，可以方便坩埚脱模。
所述多晶铸锭用圆柱形坩埚，坩埚本体采用不与硅发生反应的陶瓷材料铸造成型；
所述多晶铸锭用圆柱形坩埚，坩埚本体由石英材料或氮化硅材料铸造成型；
所述多晶铸锭用圆柱形坩埚，坩埚边缘采用在氩气环境下不起反应的材料进行包裹，用于固定坩埚，防止坩埚因变形而泄漏；
所述多晶铸锭用圆柱形坩埚，包裹层采用在氩气环境下不起反应的材料为石墨或者氮化硅；
更进一步地，一种适用于多晶铸锭的装置，包含上述圆柱形坩埚，在坩埚的外底部设有DS块，在坩埚外壁设有护板，在距离护板一定距离处设有加热器。
所述适用于多晶铸锭的装置，坩埚底部DS块设计成圆形或其他离加热器距离相当的规则形状。
本发明的坩埚底部为圆形，坩埚侧壁为圆弧形，整体呈现上口开口的圆柱形状，坩埚边缘用石墨软毡包裹，随后用石墨材料固定，保证坩埚在高温下不会因为软化而开裂。配套的，DS注凝块设计成圆形，铸锭炉热场设计成圆形，使得加热器离坩埚距离相当，多晶硅料在加热过程受热均匀，同时可防止长晶过程中因受热不均匀，晶体出现斜长晶而增加位错，影响晶体光电转换效率。
此种坩埚与传统方坩埚相比有如下优势：一是，铸锭过程晶体受热更均匀，因此可大幅度消除坩埚内边缘处晶体的斜长晶现象，降低位错密度；二是，晶锭对应硅片光电效率较方形坩埚对应硅片明显提高，一般可提高0.15%左右。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1为本发明坩埚装置的侧示图；图2为本发明坩埚装置的俯视图。其中1为加热器，2为包裹层侧壁，3为坩埚，4为包裹层底部。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实例对本发明提供的石英坩埚进行描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
将坩埚制作成底直径为1336mm，高度为540mm，上口直径为1346mm的圆柱状容器，出锭后将晶锭切成小方棒，按照少子寿命头3μs尾3μs划线，边角晶棒效率18.52%，中心棒效率18.55%，平均光电转换效率为18.54%，方形坩埚边角晶棒效率18.45%，中心棒效率在18.54%，平均装换效率为18.49%。
实施例2-4
| 坩埚底部直径/mm | 坩埚上口直径/mm | 坩埚高度/mm | 边角晶棒效率/% | 中心晶棒效率/% | 圆柱坩埚平均效率/% | 方坩埚平均效率/% |
| 1343 | 1347 | 540 | 18.58 | 18.61 | 18.60 | 18.51 |
| 1350 | 1356 | 540 | 18.62 | 18.63 | 18.63 | 18.52 |
| 1355 | 1367 | 540 | 18.68 | 18.68 | 18.68 | 18.51 |
Claims (10)
1.一种多晶铸锭用坩埚，其特征在于坩埚底部、坩埚上口为圆形，坩埚侧壁为圆弧形。
2.根据权利要求1所述的多晶铸锭用坩埚，其特征在于坩埚上口直径大于底部直径0.3-0.8%。
3.根据权利要求1所述的多晶铸锭用坩埚，其特征在于坩埚本体采用不与硅发生反应的陶瓷材料铸造成型。
4.根据权利要求2所述的多晶铸锭用坩埚，其特征在于坩埚本体由石英材料或氮化硅材料铸造成型。
5.根据权利要求1所述的多晶铸锭用坩埚，其特征在于坩埚边缘采用在氩气等惰性气体环境下不与坩埚发生反应的材料进行包裹，包裹层用于固定坩埚。
6.根据权利要求书5所述的多晶铸锭用坩埚，其特征在于固定坩埚用包裹层材料为等静压成型的石墨护板或者在1550℃左右、惰性气体下不与坩埚、硅料发生反应的其它陶瓷材料。
7.根据权利要求书5或6所述的多晶铸锭用坩埚，期特征在于坩埚与固定坩埚的材料之间设有石墨软毡。
8.一种多晶铸锭装置，其特征在于包含上述权利要求1-6中任一项权利要求所述的多晶铸锭用坩埚，在坩埚的外底部设有石墨材料底板，底板下方设有用于热交换的DS助凝块。
9.根据权利要求8所述的多晶铸锭装置，其特征在于坩埚底部DS助凝块设计成圆形。
10.根据权利要求书8所述的多晶铸锭装置，其特征在于在坩埚外壁设有护板，在距离护板一定距离处设有加热器,加热器均匀分布，离坩埚侧壁距离相当。
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