CN108842183A - 多晶硅片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多晶硅片的制备方法，涉及多晶硅片制备技术领域。所述方法在提纯和制备多晶硅锭的过程中，首先通过熔盐电解法制备硅‑铜合金，同时利用定向梯度凝固技术制备硅晶体，在制备过程中，随着电解的进行，粗二氧化硅不断的溶解，且多晶硅不断的长大，在制备整块硅多晶后，利用区域熔炼技术再次提纯多晶硅，排出铜及其他共沉积杂质元素，实现利用粗二氧化硅制备高纯多晶硅，通过该方法制备的多晶硅锭的纯度可达99.9999%，从而使得通过生长的多晶硅锭制备的多晶硅片的纯度较高，提高了通过制备的多晶硅片制备的太阳能电池的光电转换效率。

Description

多晶硅片的制备方法
技术领域
本发明涉及多晶硅制备装置和方法技术领域，尤其涉及一种多晶硅片的制备方法。
背景技术
随着石油的枯竭及环境保护要求，光伏产业的发展对太阳级高纯硅的需求日趋紧迫。目前传统的西门子法提纯制备高纯硅工艺复杂，投资大，能耗高。目前，定向凝固法和电化学方法是提纯制备太阳级高纯硅的能耗较低、工艺相对简单的工艺方法，目前已被广泛用于生产。但是，定向凝固法难于提纯硼和磷等分凝系数大的元素，限制了该方法的应用。传统的电解方法制备硅并不能直接提纯多晶硅，后期人们开发出了一种熔盐电解制备铜-硅合金熔体的方法，用于制备高纯硅，但是该方法还要将固态铜-硅合金，其中包含Cu3Si等化合物相，因此需要对固态铜-硅合金进行破碎，酸洗等工艺才能获得高纯硅，污染大，工艺繁琐。另外电解沉积过程中同时还会出现共沉积现象，进一步降低了电解硅的纯度，给电解提纯带来困难。因此，通过现有技术中的方法制备的太阳能级多晶硅锭的纯度较低，从而造成了通过生长的多晶硅锭制备的太阳能级多晶硅片的纯度较低，因此影响了太阳能电池的光电转换效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种纯度高的多晶硅片的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种多晶硅片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
通过多晶硅锭生长装置提纯并生长多晶硅锭，将提纯并生长后的所述多晶硅锭从所述生长装置中取出，通过第一传送装置将多晶硅锭传送给多晶硅锭切割装置进行切割处理；
多晶硅锭切割装置对所述多晶硅锭进行切割，切割成厚度满足需要的多晶硅片，然后将所述多晶硅片通过第二传送装置传送给硅片裁切装置进行处理；
硅片裁切装置对所述多晶硅片进行裁切处理，使裁切后的多晶硅片的外形满足需求，然后将裁切后的多晶硅片通过第三传送装置传送给硅片清洗装置进行处理；
硅片清洗装置对裁切后的多晶硅片进行清洗处理，去除多晶硅片表面的杂质，然后将清洗后的多晶硅片通过第四传送装置传送给硅片烘干装置进行处理；
硅片烘干装置对清洗后的多晶硅片进行烘干处理，以去除多晶硅片表面残留的水，然后通过硅片烘干装置上的硅片取出装置将烘干后的成品硅片取出，完成多晶硅片的制备。
进一步的技术方案在于，通过多晶硅锭生长装置提纯并生长多晶硅锭的方法如下：
1）向炉体的多功能电解槽坩埚上位于下部的坩埚籽晶部内放入硅籽晶，并将石墨电极阳极及石墨电极阴极放入至多功能电解槽坩埚上侧的坩埚电解部中，炉体的底部设置有坩埚杆，所述坩埚杆的下端位于所述炉体外，所述坩埚杆的上端位于所述炉体内，坩埚杆的上端固定有坩埚支撑，所述坩埚支撑内设置有多功能电解槽坩埚，所述坩埚包括位于下侧的坩埚籽晶部、位于中部的坩埚晶体生长部以及位于上侧的坩埚电解部；
2）向坩埚晶体生长部及坩埚电解部内放入铜-硅合金，保证其含量使其熔化后可以盖住石墨电极阴极下侧的圆环部；将氟化盐与SiO2的混合物一起放入至多功能坩埚电解部中，并位于铜-硅合金上方；
3）与所述坩埚晶体生长部相接触的坩埚支撑的外侧从下到上设置有第一加热器和第二加热器，所述坩埚籽晶部与坩埚晶体生长部的交汇处设置有第一水平过渡连接部，所述坩埚晶体生长部与所述坩埚电解部的交汇处设置有第二水平过渡连接部，与所述第二水平过渡连接部相接触的坩埚支撑上设置有第三加热器，与所述坩埚电解部相接触的坩埚支撑的外侧从下到上设置有第四加热器和第五加热器，通过第一加热器和第二加热器使得坩埚晶体生长部内的铜-硅合金熔化，然后通过第三加热器、第四加热器和第五加热器对坩埚电解部中的材料进行加热，坩埚电解部中的材料熔融混合物即为二氧化硅熔盐；
4）控制第三加热器、第四加热器和第五加热器的功率，使得二氧化硅熔盐中第一热电偶的温度为950℃，且位于坩埚电解部中的第二热电偶温度达到950℃；通过石墨电极阳极及石墨电极阴极电解二氧化硅熔盐，来实现硅离子在石墨电极阴极所在的硅-铜熔体界面上放电来制备硅，电解电压为1.8-2V；
5）所述第一至第五加热器的外侧设置有磁感应器，所述磁感应器用于对所述坩埚电解部内的物料进行电磁搅拌，所述磁感应器的上侧面低于二氧化硅熔盐的上表面，高于二氧化硅熔盐和硅-铜熔体的界面，所述磁感应器的下侧面低于坩埚晶体生长部与所述坩埚电解部的交汇处，高于硅籽晶与硅-铜熔的界面；磁感应器对硅-铜熔体产生电磁搅拌作用，使得在硅-铜熔体和二氧化硅熔盐界面上形成的硅原子不断的进入到坩埚晶体生长部；坩埚晶体生长部在第一加热器和第二加热器的作用下自下向上产生正温度梯度；在磁感应器的电磁搅拌作用下新电解制备的硅原子不间断的进入坩埚晶体生长部下侧的低温区，实现多晶硅生长；
6）所述坩埚电解部上侧的所述炉体上设置有粗二氧化硅承载器，所述粗二氧化硅承载器用于承载粗二氧化硅；随着电解的进行，粗二氧化硅承载器不断的将粗二氧化硅添加到二氧化硅熔盐中，粗二氧化硅将不间断的提供硅离子；
7）待多功能坩埚晶体生长部生长完毕后，控制第一加热器和第二加热器的左、右两个半环部分向两侧移动开，同时给感应线圈通电，区域提纯用感应线圈位于与所述坩埚电解部相接触的坩埚支撑的外侧；同时驱动所述感应线圈向上运动，通过感应线圈对坩埚晶体生长部内的多晶硅锭进行区域加热，实现对坩埚晶体生长部内制备的多晶硅锭进行区域提纯；感应线圈反复运动多次后实现多次区域提纯，进而实现对多晶硅锭中杂质的提纯并排除铜夹杂物，对获得的多晶硅锭进行切割去除含杂质的区域，获得高纯度的多晶硅锭。
进一步的技术方案在于：所述步骤2）中将Na3AlF6、LiF和SiO2的混合物一起放入至坩埚电解部中，并位于铜-硅合金上方；或者将Na3AlF6、LiF、K2SiF6和SiO2的混合物一起放入至坩埚电解部中，并位于铜-硅合金上方；或者将LiF、NaF、KF和SiO2的混合物一起放入至坩埚电解部中，并位于铜-硅合金上方。
进一步的技术方案在于：铜-硅合金中含硅重量百分比为35%，其中，Na3AlF6和LiF的混合熔盐摩尔比为1:1，SiO2占Na3AlF6和LiF的混合熔盐重量百分比为4%。
进一步的技术方案在于：铜-硅合金中含硅重量百分比为35%，其中，Na3AlF6和LiF的摩尔比为1:1， K2SiF6占Na3AlF6和LiF混合物的重量百分比为10%，SiO2占Na3AlF6、LiF和K2SiF6混合熔盐的重量百分比为4%。
进一步的技术方案在于：铜-硅合金中含硅重量百分比为35%，其中，LiF：NaF：KF的摩尔比为46:8:40，SiO2占LiF-NaF-KF熔盐重量百分比为6%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法在提纯和制备多晶硅锭的过程中，首先通过熔盐电解法制备硅-铜合金，同时利用定向梯度凝固技术制备硅晶体，在制备过程中，随着电解的进行，粗二氧化硅不断的溶解，且多晶硅不断的长大，在制备整块硅多晶后，利用区域熔炼技术再次提纯多晶硅，排出铜及其他共沉积杂质元素，实现利用粗二氧化硅制备高纯多晶硅，通过该方法制备的多晶硅锭的纯度可达99.9999%，从而使得通过生长的多晶硅锭制备的多晶硅片的纯度较高，提高了通过制备的多晶硅片制备的太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例中所述系统的原理框图；
图2是本发明实施例所述系统中所述生长装置的结构示意图；
图3是本发明实施例所述生长装置中石墨电极阴极的结构示意图；
图4是本发明实施例所述生长装置中多功能电解槽坩埚的结构示意图；
图5是本发明实施例所述生长装置中第一加热器或第二加热器的左半环部分的结构示意图；
1：第二电极杆；2：第一热电偶；3：第二热电偶；4：炉体；5：石墨电极阳极；5-1：第二竖杆部 ；5-2：圆饼部；6：多功能电解槽坩埚；6-1：坩埚电解部；6-2：坩埚晶体生长部；6-3：坩埚籽晶部；7：坩埚支撑；8：二氧化硅熔盐；9：硅-铜熔体；10：第五加热器；11：第四加热器；12：第三加热器；13：第二加热器；14：第一加热器；15：加热器移动装置；16：坩埚杆；17：感应线圈支撑；18：感应线圈；19：磁感应器；20：石墨电极阴极；20-1：第一竖杆部；20-2：圆环部；21：第一电极杆；22：粗二氧化硅承载杆；23：粗二氧化硅；24：粗二氧化硅承载器；25：多晶硅锭；26：硅籽晶。27：多晶硅提纯及生长装置；28：多晶硅锭切割装置；29：硅片裁切装置；30：硅片清洗装置；31：硅片烘干装置；32：第一传送装置；33：第二传送装置；34：第三传送装置；35：第四传送装置。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明实施例公开了一种多晶硅片的制备系统，包括多晶硅提纯及生长装置27、多晶硅锭切割装置28、硅片裁切装置29、硅片清洗装置30以及硅片烘干装置31。所述多晶硅提纯及生长装置27用于生长多晶硅锭，所述生长装置与所述切割装置之间设置有第一传送装置32，所述第一传送装置32用于将所述生长装置提纯并生长的多晶硅锭传输给所述切割装置，所述切割装置用于对所述多晶硅锭进行切割，制备成厚度符合要求的多晶硅片，所述切割装置与所述裁切装置之间设置有第二传送装置33，所述第二传送装置33用于将所述切割装置切割后的多晶硅片传送至所述硅片裁切装置进行裁切，所述裁切装置用于对所述硅片进行裁切处理，加工出需要的形状，所述裁切装置与所述清洗装置之间设置有第三传送装置34，所述第三传送装置34用于将所述裁切装置裁切后的多晶硅片传送至所述清洗装置，所述清洗装置用于对裁切后的硅片进行清洗，去除硅片表面的杂质，所述清洗装置与所述烘干装置之间设置有第四传送装置35，所述第四传送装置用于将清洗后的硅片传送给所述烘干装置进行烘干处理，所述烘干装置上设置有硅片取出装置，所述硅片取出装置用于将烘干后的多晶硅片取出。
进一步的，如图2所示，所述多晶硅提纯及生长装置27包括炉体4，所述炉体一般为封闭结构。所述炉体4的底部设置有坩埚杆16，所述坩埚杆16的下端位于所述炉体4外，所述坩埚杆16的上端位于所述炉体4内，坩埚杆16的上端固定有坩埚支撑7，通过所述坩埚杆16支撑所述坩埚支撑7。所述坩埚支撑7内设置有多功能电解槽坩埚6。如图3所示，所述坩埚包括位于下侧的坩埚籽晶部6-3、位于中部的坩埚晶体生长部6-2以及位于上侧的坩埚电解部6-1，分别用于存放籽晶，定向生长和电解。所述坩埚电解部6-1的直径大于所述坩埚晶体生长部6-2的直径，所述坩埚晶体生长部6-2的直径大于所述坩埚籽晶部6-3的直径，如图4所示。所述坩埚支撑7与所述多功能电解槽坩埚6相适配，与所述坩埚籽晶部6-3相接触的坩埚支撑7的外侧设置有区域提纯用感应线圈18，所述区域提纯用感应线圈18通过感应线圈支撑17进行支撑，且所述感应线圈支撑17上设置有线圈上下驱动装置，用于驱动所述感应线圈支撑17带动所述感应线圈18上下运动，对坩埚晶体生长部6-2内的多晶硅25进行区域提纯。
如图2所示，与所述坩埚晶体生长部6-2相接触的坩埚支撑7的外侧从下到上设置有第一加热器14和第二加热器13，所述坩埚籽晶部6-3与坩埚晶体生长部6-2的交汇处设置有第一水平过渡连接部，所述坩埚晶体生长部6-2与所述坩埚电解部6-1的交汇处设置有第二水平过渡连接部，与所述第二水平过渡连接部相接触的坩埚支撑7上设置有第三加热器12，与所述坩埚电解部6-1相接触的坩埚支撑7的外侧从下到上设置有第四加热器11和第五加热器10。位置分别与铜-硅熔体9及二氧化硅熔盐8的位置相对应；第一至第五加热器的外侧设置有磁感应器19，所述磁感应器19用于对所述坩埚电解部6-1内的物料进行电磁搅拌，加速溶质传输，使得新电解的硅快速到达多晶硅生长界面。所述磁感应器19的上侧面低于二氧化硅熔盐8的上表面，高于二氧化硅熔盐8与硅-铜熔体9的界面，所述磁感应器19的下侧面低于坩埚晶体生长部6-2与所述坩埚电解部6-1的交汇处，高于硅籽晶26与硅-铜熔体9的界面（初始状态时）。所述坩埚电解部6-1内设置有石墨电极阳极5和石墨电极阴极20，所述坩埚电解部6-1上侧的所述炉体4上设置有粗二氧化硅承载器24，所述粗二氧化硅承载器24用于承载粗二氧化硅23。
所述第一加热器14和第二加热器13分别包括两个半环型的加热器；第一加热器的左半环部分或第二加热器的左半环部分的结构如图5所示；左半环的第一加热器与左半环的第二加热器上下固定连接，如图2所示，右半环的第一加热器与右半环的第二加热器上下固定连接，左半环的第一加热器和右半环的第一加热器上分别固定连接有加热器移动装置15，所述加热器移动装置15用于驱动左半环的第一加热器和右半环的第一加热器水平运动。
如图2和图4所示，所述石墨电极阴极20包括第一竖杆部20-1和圆环部20-2。所述石墨电极阴极20的外部包裹绝缘层。所述第一竖杆20-1的下端与所述圆环部20-2固定连接，所述圆环部20-2的外径与所述坩埚电解部6-1的内径相适配，所述圆环部20-2的内径与所述坩埚晶体生长部6-2的内径相适配。
如图2所示，所述第一竖杆部20-1的上端与第一电极杆21的下端固定连接，所述第一电极杆21的上端延伸至所述炉体4外。所述石墨电极阳极5包括第二竖杆部5-1和圆饼部5-2，所述第二竖杆5-1的下端与所述圆饼部5-2的中心固定连接，所述圆饼部5-2的外径小于所述坩埚电解部6-1的内径，且大于所述坩埚晶体生长部6-2的内径。所述第二竖杆部5-1的上端与第二电极杆1的下端固定连接，所述第二电极杆1的上端延伸至所述炉体4外。
如图2所示，所述坩埚电解部6-1内靠近所述石墨电极阳极5的位置设置有第一热电偶2，所述坩埚电解部6-1内靠近所述石墨电极阴极20的位置设置有第二热电偶3，所述第一热电偶2和第二热电偶3用于感应所述坩埚电解部6-1内二氧化硅熔盐8的温度。所述粗二氧化硅承载器24上设置有粗二氧化硅承载杆22，所述粗二氧化硅承载杆22的上端延伸至所述炉体4外。二氧化硅承载器24可以转动，并将粗二氧化硅23投入到二氧化硅熔盐8中。
总体的，本发明实施例还公开一种多晶硅片的制备方法，包括如下步骤：
通过多晶硅锭生长装置27提纯并生长多晶硅锭，将提纯并生长后的所述多晶硅锭从所述生长装置中取出，通过第一传送装置32将多晶硅锭传送给多晶硅锭切割装置28进行切割处理；
多晶硅锭切割装置28对所述多晶硅锭进行切割，切割成厚度满足需要的多晶硅片，然后将所述多晶硅片通过第二传送装置33传送给硅片裁切装置29进行处理；
硅片裁切装置29对所述多晶硅片进行裁切处理，使裁切后的多晶硅片的外形满足需求，然后将裁切后的多晶硅片通过第三传送装置34传送给硅片清洗装置30进行处理；
硅片清洗装置30对裁切后的多晶硅片进行清洗处理，去除多晶硅片表面的杂质，然后将清洗后的多晶硅片通过第四传送装置35传送给硅片烘干装置31进行处理；
硅片烘干装置31对清洗后的多晶硅片进行烘干处理，以去除多晶硅片表面残留的水，然后通过硅片烘干装置31上的硅片取出装置将烘干后的成品硅片取出，完成多晶硅片的制备。
进一步的，通过多晶硅锭生长装置27提纯并生长多晶硅锭的方法，包括如下步骤：
1）向炉体4的多功能电解槽坩埚6上位于下部的坩埚籽晶部6-3内放入硅籽晶26，并将石墨电极阳极5及石墨电极阴极20放入至多功能电解槽坩埚6上侧的坩埚电解部6-1中，炉体4的底部设置有坩埚杆16，所述坩埚杆16的下端位于所述炉体4外，所述坩埚杆16的上端位于所述炉体4内，坩埚杆16的上端固定有坩埚支撑7，所述坩埚支撑7内设置有多功能电解槽坩埚6，所述坩埚包括位于下侧的坩埚籽晶部6-3、位于中部的坩埚晶体生长部6-2以及位于上侧的坩埚电解部6-1；
2）向坩埚晶体生长部6-2及坩埚电解部6-1内放入铜-硅合金，保证其含量使其熔化后可以盖住石墨电极阴极20下侧的圆环部20-2；将氟化盐与SiO2的混合物一起放入至多功能坩埚电解部6-1中，并位于铜-硅合金上方；
3）与所述坩埚晶体生长部6-2相接触的坩埚支撑7的外侧从下到上设置有第一加热器14和第二加热器13，所述坩埚籽晶部6-3与坩埚晶体生长部6-2的交汇处设置有第一水平过渡连接部，所述坩埚晶体生长部6-2与所述坩埚电解部6-1的交汇处设置有第二水平过渡连接部，与所述第二水平过渡连接部相接触的坩埚支撑7上设置有第三加热器12，与所述坩埚电解部6-1相接触的坩埚支撑7的外侧从下到上设置有第四加热器11和第五加热器10，通过第一加热器14和第二加热器13使得坩埚晶体生长部6-2内的铜-硅合金熔化，然后通过第三加热器12、第四加热器11和第五加热器10对坩埚电解部6-1中的材料进行加热，坩埚电解部6-1中的材料熔融混合物即为二氧化硅熔盐8；
4）控制第三加热器12、第四加热器11和第五加热器10的功率，使得二氧化硅熔盐8中第一热电偶2的温度为950℃，且位于坩埚电解部6-1中的第二热电偶3温度达到950℃；通过石墨电极阳极5及石墨电极阴极20电解二氧化硅熔盐8，来实现硅离子在石墨电极阴极20所在的硅-铜熔体9界面上放电来制备硅，电解电压为1.8V-2V；
5）所述第一至第五加热器的外侧设置有磁感应器19，所述磁感应器19用于对所述坩埚电解部6-1内的物料进行电磁搅拌，所述磁感应器19的上侧面低于二氧化硅熔盐8的上表面，高于二氧化硅熔盐8与硅-铜熔体9的界面，所述磁感应器19的下侧面低于坩埚晶体生长部6-2与所述坩埚电解部6-1的交汇处，高于硅籽晶26与硅-铜熔体9的界面；磁感应器19对硅-铜熔体9产生电磁搅拌作用，使得在硅-铜熔体9和二氧化硅熔盐8界面上形成的硅原子不断的进入到坩埚晶体生长部6-2；坩埚晶体生长部6-2在第一加热器14和第二加热器13的作用下自下向上产生正温度梯度；在磁感应器19的电磁搅拌作用下新电解制备的硅原子不间断的进入坩埚晶体生长部6-2下侧的低温区，实现多晶硅生长；
6）所述坩埚电解部6-1上侧的所述炉体4上设置有粗二氧化硅承载器24，所述粗二氧化硅承载器24用于承载粗二氧化硅23；随着电解的进行，粗二氧化硅承载器24不断的将粗二氧化硅23添加到二氧化硅熔盐8中，粗二氧化硅23将不间断的提供硅离子；
7）待多功能坩埚晶体生长部6-2生长完毕后，控制第一加热器14和第二加热器13的左、右两个半环部分向两侧移动开，同时给感应线圈18通电，区域提纯用感应线圈18位于与所述坩埚电解部相接触的坩埚支撑的外侧；同时驱动所述感应线圈18向上运动，通过感应线圈18对坩埚晶体生长部6-2内的多晶硅锭25进行区域加热，实现对坩埚晶体生长部6-2内制备的多晶硅锭25进行区域提纯；感应线圈18反复运动多次后实现多次区域提纯，进而实现对多晶硅锭25中杂质的提纯并排除铜夹杂物。需要说明是的，所述区域提纯的原理在于：利用材料熔化后再凝固的过程中，杂质要进行分凝，凝固的部分将杂质排到未凝固的熔体中，实现已凝固材料的提纯。
下面以三个具体实施例对所述提纯并生长多晶硅锭的步骤进行说明。
具体实施例1：
1）、向多功能电解槽坩埚6中的坩埚自籽晶部6-3放入硅籽晶26，将石墨电极阳极5及石墨电极阴极20放入至多功能电解槽坩埚6中。
2）、向坩埚晶体生长部6-2及坩埚电解部6-1放入铜-硅合金，保证其含量使其熔化后可以盖住石墨电极阴极20。其中含硅重量百分比为35%，然后将Na3AlF6、LiF和SiO2的混合物一起放入至坩埚电解部6-1中，并位于铜-硅合金上方。其中，Na3AlF6和LiF的混合熔盐摩尔比为1:1，石英（SiO2）占Na3AlF6和LiF的混合熔盐重量百分比为4%。
3）、通过第二加热器13和第一加热器14使得铜-硅合金熔化，然后通过第五加热器10，第四加热器11和第三加热器12对Na3AlF6、LiF和SiO2进行加热，Na3AlF6、LiF和SiO2熔融混合物即为二氧化硅熔盐8。
4）、控制第五加热器10，第四加热器11和第三加热器12，使得二氧化硅熔盐8中第一热电偶2的温度为950℃，且位于多功能电解槽坩埚6中的第二热电偶3温度达到950℃。通过石墨电极阳极5及石墨电极阴极20电解二氧化硅熔盐8，来实现硅离子在石墨电极阴极20所在的硅-铜熔体9界面上放电来制备硅，电解电压为1.8-2V。
5）、磁感应器19对硅-铜熔体9产生电磁搅拌作用，使得在硅-铜熔体9与二氧化硅熔盐8形成的硅原子不断的进入到多功能坩埚晶体生长部6-2。该部分在第二加热器13和第一加热器14的作用下坩埚籽晶部6-3向上产生正温度梯度。在电磁搅拌作用下新电解制备的硅原子不间断的进入低温区，从而实现晶体生长。
6）、随着电解的进行，粗二氧化硅承载器24不断的将粗二氧化硅23添加到二氧化硅熔盐8中，粗二氧化硅23中的将不间断的提供硅离子。
7）、待坩埚晶体生长6-2部分生长完毕后，第二加热器13和第一加热器14两个半环部分向两侧移动开，同时给感应线圈18通电同时向上运动，实现对坩埚晶体生长6-2部分生长制备多晶硅锭25的区域提纯。区域提纯区域的温度梯度很高，可以实现对多晶硅锭25中杂质的提纯并排除铜夹杂物，感应线圈18可以反复运动实现多次区域提纯。
具体实施例2：
1）、向多功能电解槽坩埚6中的坩埚自籽晶部6-3放入硅籽晶26，将石墨电极阳极5及石墨电极阴极20放入至多功能电解槽坩埚6中。
2）、向坩埚晶体生长部6-2及坩埚电解部6-1放入铜-硅合金，保证其含量使其熔化后可以盖住石墨电极阴极20。其中铜-硅合金中含硅重量百分比为35%，然后将Na3AlF6、LiF、K2SiF6和SiO2的混合物一起放入至坩埚电解部6-1中，并位于铜-硅合金上方。其中，其中Na3AlF6和LiF的摩尔比为1:1， K2SiF6占Na3AlF6和LiF混合物的重量百分比为10%，石英（SiO2）占Na3AlF6、LiF和K2SiF6混合熔盐的重量百分比为4%。
3）、通过第二加热器13和第一加热器14使得铜-硅合金熔化，然后通过第五加热器10，第四加热器11和第三加热器12对Na3AlF6、LiF、K2SiF6和SiO2进行加热，Na3AlF6、LiF、K2SiF6和SiO2熔融混合物即为二氧化硅熔盐8。
4）、控制第五加热器10，第四加热器11和第三加热器12，使得二氧化硅熔盐8中第一热电偶2的温度为950℃，且位于多功能电解槽坩埚6中的第二热电偶3温度达到950℃。通过石墨电极阳极5及石墨电极阴极20电解二氧化硅熔盐8，来实现硅离子在石墨电极阴极20所在的硅-铜熔体9界面上放电来制备硅，电解电压为1.8-2V。
5）、磁感应器19对硅-铜熔体9产生电磁搅拌作用，使得在硅-铜熔体9与二氧化硅熔盐8形成的硅原子不断的进入到多功能坩埚晶体生长部6-2。该部分在第二加热器13和第一加热器14的作用下坩埚籽晶部6-3向上产生正温度梯度。在电磁搅拌作用下新电解制备的硅原子不间断的进入低温区，从而实现晶体生长。
6）、随着电解的进行，粗二氧化硅承载器24不断的将粗二氧化硅23添加到二氧化硅熔盐8中，粗二氧化硅23中的将不间断的提供硅离子。
7）、待坩埚晶体生长6-2部分生长完毕后，第二加热器13和第一加热器14两个半环部分向两侧移动开，同时给感应线圈18通电同时向上运动，实现对坩埚晶体生长6-2部分生长制备多晶硅锭25的区域提纯。区域提纯区域的温度梯度很高，可以实现对多晶硅锭25中杂质的提纯并排除铜夹杂物，感应线圈18可以反复运动实现多次区域提纯。
具体实施例3：
1）、向多功能电解槽坩埚6中的坩埚自籽晶部6-3放入硅籽晶26，将石墨电极阳极5及石墨电极阴极20放入至多功能电解槽坩埚6中。
2）、向坩埚晶体生长部6-2及坩埚电解部6-1放入铜-硅合金，保证其含量使其熔化后可以盖住石墨电极阴极20。其中含硅重量百分比为35%，然后将LiF、NaF、KF和SiO2的混合物一起放入至功能坩埚电解部6-1中，并位于铜-硅合金上方。其中LiF：NaF：KF的摩尔比为46:8:40，石英（SiO2）占LiF-NaF-KF熔盐重量百分比为6%。
3）、通过第二加热器13和第一加热器14使得铜-硅合金熔化，然后通过第五加热器10，第四加热器11和第三加热器12对LiF、NaF、KF和SiO2进行加热LiF、NaF、KF和SiO2熔融混合物即为二氧化硅熔盐8。
4）、控制第五加热器10，第四加热器11和第三加热器12，使得二氧化硅熔盐8中第一热电偶2的温度为950℃，且位于多功能电解槽坩埚6中的第二热电偶3温度达到950℃。通过石墨电极阳极5及石墨电极阴极20电解二氧化硅熔盐8，来实现硅离子在石墨电极阴极20所在的硅-铜熔体9界面上放电来制备硅，电解电压为1.8-2V。
5）、磁感应器19对硅-铜熔体9产生电磁搅拌作用，使得在硅-铜熔体9与二氧化硅熔盐8形成的硅原子不断的进入到多功能坩埚晶体生长部6-2。该部分在第二加热器13和第一加热器14的作用下坩埚籽晶部6-3向上产生正温度梯度。在电磁搅拌作用下新电解制备的硅原子不间断的进入低温区，从而实现晶体生长。
6）、随着电解的进行，粗二氧化硅承载器24不断的将粗二氧化硅23添加到二氧化硅熔盐8中，粗二氧化硅23中的将不间断的提供硅离子。
7）、待坩埚晶体生长6-2部分生长完毕后，第二加热器13和第一加热器14两个半环部分向两侧移动开，同时给感应线圈18通电同时向上运动，实现对坩埚晶体生长6-2部分生长制备多晶硅锭25的区域提纯。区域提纯区域的温度梯度很高，可以实现对多晶硅锭25中杂质的提纯并排除铜夹杂物，感应线圈18可以反复运动实现多次区域提纯。
所述系统和方法在提纯和制备多晶硅锭的过程中，首先通过熔盐电解法制备硅-铜合金，同时利用定向梯度凝固技术制备硅晶体，在制备过程中，随着电解的进行，粗二氧化硅不断的溶解，且多晶硅不断的长大，在制备整块硅多晶后，利用区域熔炼技术再次提纯多晶硅，排出铜及其他共沉积杂质元素，实现利用粗二氧化硅制备高纯多晶硅，通过该方法制备的多晶硅锭的纯度可达99.9999%，从而使得通过生长的多晶硅锭制备的多晶硅片的纯度较高，提高了通过制备的多晶硅片制备的太阳能电池的光电转换效率。

Claims (6)

1.一种多晶硅片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
通过多晶硅锭生长装置（27）提纯并生长多晶硅锭，将提纯并生长后的所述多晶硅锭从所述生长装置中取出，通过第一传送装置（32）将多晶硅锭传送给多晶硅锭切割装置（28）进行切割处理；
多晶硅锭切割装置（28）对所述多晶硅锭进行切割，切割成厚度满足需要的多晶硅片，然后将所述多晶硅片通过第二传送装置（33）传送给硅片裁切装置（29）进行处理；
硅片裁切装置（29）对所述多晶硅片进行裁切处理，使裁切后的多晶硅片的外形满足需求，然后将裁切后的多晶硅片通过第三传送装置（34）传送给硅片清洗装置（30）进行处理；
硅片清洗装置（30）对裁切后的多晶硅片进行清洗处理，去除多晶硅片表面的杂质，然后将清洗后的多晶硅片通过第四传送装置（35）传送给硅片烘干装置（31）进行处理；
硅片烘干装置（31）对清洗后的多晶硅片进行烘干处理，以去除多晶硅片表面残留的水，然后通过硅片烘干装置（31）上的硅片取出装置将烘干后的成品硅片取出，完成多晶硅片的制备。
2.如权利要求1所述的多晶硅片的制备方法，其特征在于，通过多晶硅锭生长装置（27）提纯并生长多晶硅锭的方法如下：
1）向炉体（4）的多功能电解槽坩埚（6）上位于下部的坩埚籽晶部（6-3）内放入硅籽晶（26），并将石墨电极阳极（5）及石墨电极阴极（20）放入至多功能电解槽坩埚（6）上侧的坩埚电解部（6-1）中，炉体（4）的底部设置有坩埚杆（16），所述坩埚杆（16）的下端位于所述炉体（4）外，所述坩埚杆（16）的上端位于所述炉体（4）内，坩埚杆（16）的上端固定有坩埚支撑（7），所述坩埚支撑（7）内设置有多功能电解槽坩埚（6），所述坩埚包括位于下侧的坩埚籽晶部（6-3）、位于中部的坩埚晶体生长部（6-2）以及位于上侧的坩埚电解部（6-1）；
2）向坩埚晶体生长部（6-2）及坩埚电解部（6-1）内放入铜-硅合金，保证其含量使其熔化后可以盖住石墨电极阴极（20）下侧的圆环部（20-2）；将氟化盐与SiO2的混合物一起放入至多功能坩埚电解部（6-1）中，并位于铜-硅合金上方；
3）与所述坩埚晶体生长部（6-2）相接触的坩埚支撑（7）的外侧从下到上设置有第一加热器（14）和第二加热器（13），所述坩埚籽晶部（6-3）与坩埚晶体生长部（6-2）的交汇处设置有第一水平过渡连接部，所述坩埚晶体生长部（6-2）与所述坩埚电解部（6-1）的交汇处设置有第二水平过渡连接部，与所述第二水平过渡连接部相接触的坩埚支撑（7）上设置有第三加热器（12），与所述坩埚电解部（6-1）相接触的坩埚支撑（7）的外侧从下到上设置有第四加热器（11）和第五加热器（10），通过第一加热器（14）和第二加热器（13）使得坩埚晶体生长部（6-2）内的铜-硅合金熔化，然后通过第三加热器（12）、第四加热器（11）和第五加热器（10）对坩埚电解部（6-1）中的材料进行加热，坩埚电解部（6-1）中的材料熔融混合物即为二氧化硅熔盐（8）；
4）控制第三加热器（12）、第四加热器（11）和第五加热器（10）的功率，使得二氧化硅熔盐（8）中第一热电偶（2）的温度为950℃，且位于坩埚电解部（6-1）中的第二热电偶（3）温度达到950℃；通过石墨电极阳极（5）及石墨电极阴极（20）电解二氧化硅熔盐（8），来实现硅离子在石墨电极阴极（20）所在的硅-铜熔体（9）界面上放电来制备硅，电解电压为1.8-2V；
5）所述第一至第五加热器的外侧设置有磁感应器（18），所述磁感应器（19）用于对所述坩埚电解部（6-1）内的物料进行电磁搅拌，所述磁感应器（19）的上侧面低于二氧化硅熔盐（8）的上表面，高于二氧化硅熔盐（8）和硅-铜熔体（9）的界面，所述磁感应器（19）的下侧面低于坩埚晶体生长部（6-2）与所述坩埚电解部（6-1）的交汇处，高于硅籽晶（26）与硅-铜熔体（9）的界面；磁感应器（19）对硅-铜熔体（9）产生电磁搅拌作用，使得在硅-铜熔体（9）和二氧化硅熔盐（8）界面上形成的硅原子不断的进入到坩埚晶体生长部（6-2）；坩埚晶体生长部（6-2）在第一加热器（14）和第二加热器（13）的作用下自下向上产生正温度梯度；在磁感应器（19）的电磁搅拌作用下新电解制备的硅原子不间断的进入坩埚晶体生长部（6-2）下侧的低温区，实现多晶硅生长；
6）所述坩埚电解部（6-1）上侧的所述炉体（4）上设置有粗二氧化硅承载器（24），所述粗二氧化硅承载器（24）用于承载粗二氧化硅（23）；随着电解的进行，粗二氧化硅承载器（24）不断的将粗二氧化硅（23）添加到二氧化硅熔盐（8）中，粗二氧化硅（23）将不间断的提供硅离子；
7）待多功能坩埚晶体生长部（6-2）生长完毕后，控制第一加热器（14）和第二加热器（13）的左、右两个半环部分向两侧移动开，同时给感应线圈（18）通电，区域提纯用感应线圈（18）位于与所述坩埚电解部相接触的坩埚支撑的外侧；同时驱动所述感应线圈（18）向上运动，通过感应线圈（18）对坩埚晶体生长部（6-2）内的多晶硅锭（25）进行区域加热，实现对坩埚晶体生长部（6-2）内制备的多晶硅锭（25）进行区域提纯；感应线圈（18）反复运动多次后实现多次区域提纯，进而实现对多晶硅锭（25）中杂质的提纯并排除铜夹杂物，对获得的多晶硅锭（25）进行切割去除含杂质的区域，获得高纯度的多晶硅锭（25）。
3.如权利要求2所述的多晶硅片的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中将Na3AlF6、LiF和SiO2的混合物一起放入至坩埚电解部（6-1）中，并位于铜-硅合金上方；或者将Na3AlF6、LiF、K2SiF6和SiO2的混合物一起放入至坩埚电解部（6-1）中，并位于铜-硅合金上方；或者将LiF、NaF、KF和SiO2的混合物一起放入至坩埚电解部（6-1）中，并位于铜-硅合金上方。
4.如权利要求2所述的多晶硅片的制备方法，其特征在于：铜-硅合金中含硅重量百分比为35%，其中，Na3AlF6和LiF的混合熔盐摩尔比为1:1，SiO2占Na3AlF6和LiF的混合熔盐重量百分比为4%。
5.如权利要求2所述的多晶硅片的制备方法，其特征在于：铜-硅合金中含硅重量百分比为35%，其中，Na3AlF6和LiF的摩尔比为1:1， K2SiF6占Na3AlF6和LiF混合物的重量百分比为10%，SiO2占Na3AlF6、LiF和K2SiF6混合熔盐的重量百分比为4%。
6.如权利要求2所述的多晶硅片的制备方法，其特征在于：铜-硅合金中含硅重量百分比为35%，其中，LiF：NaF：KF的摩尔比为46:8:40，SiO2占LiF-NaF-KF熔盐重量百分比为6%。
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