一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，包括如下步驟：(1)在坩堝內(nèi)壁上涂敷氮化硅涂層；(2)在坩堝內(nèi)裝入已打磨清洗干凈的摻鎵鑄錠頂料；(3)將裝有摻鎵鑄錠頂料的坩堝放入鑄錠爐中，抽真空，加熱，使混合物按照從上到下的順序逐漸熔化；(4)進(jìn)入長(zhǎng)晶階段后，調(diào)節(jié)鑄錠爐中控溫?zé)犭娕嫉臏囟取?cè)部隔熱籠向上移動(dòng)的速率、爐腔壓力及氬氣流量，使熱量向下輻射，從而使熔硅形成豎直向上的溫度梯度而自下向上生長(zhǎng)；(5)冷卻，出爐，開(kāi)方，切除頂部5%?10%，即可得到高純小方錠。實(shí)驗(yàn)證明：本發(fā)明制作的高純小方錠雜質(zhì)少，少子壽命較高，位錯(cuò)密度低。
【專利說(shuō)明】
一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能電池的種類不斷增多，其中，多晶硅太陽(yáng)能電池以較低的成本和較高的轉(zhuǎn) 換效率，占據(jù)主導(dǎo)地位。生產(chǎn)多晶硅太陽(yáng)能電池的硅片是由多晶硅錠經(jīng)加工制成，目前鑄造 多晶硅片以P型多晶為主。對(duì)于P型硅片，摻雜劑主要為硼和鎵。
[0003] 因?yàn)榕鸬姆帜禂?shù)為0.8,接近于1，所以電阻率分布較為均勻，且循環(huán)料容易處理 使用。但是摻雜劑硼(B)與多晶硅錠中的氧(0)在光照條件下形成B-0復(fù)合體會(huì)產(chǎn)生光致衰 減的現(xiàn)象，降低了電池的轉(zhuǎn)換效率;而且硅中的硼(B)易與硅錠中的其他雜質(zhì)如鐵(Fe)產(chǎn)生 Fe-B對(duì)，降低了硅錠的少子壽命，進(jìn)而降低了電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0004] 摻鎵硅片已經(jīng)被證明沒(méi)有光衰，但由于鎵在硅中的分凝系數(shù)極低，摻鎵鑄錠頂料 將聚集高濃度的鎵，頂料將不能當(dāng)做循環(huán)料處理使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種提純回收摻 鎵鑄錠頂料的方法，其能有效解決現(xiàn)有之鎵鑄錠頂料不能當(dāng)做循環(huán)料處理使用的問(wèn)題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案： 一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，包括有如下步驟： (1) 在坩堝內(nèi)壁上涂敷氮化硅涂層； (2) 在坩堝內(nèi)裝入已打磨并清洗干凈的摻鎵鑄錠頂料； (3) 將裝有摻鎵鑄錠頂料的坩堝放入鑄錠爐中，抽真空，加熱，使混合物按照從上到下 的順序逐漸熔化； (4) 進(jìn)入長(zhǎng)晶階段后，調(diào)節(jié)鑄錠爐中控溫?zé)犭娕嫉臏囟?、?cè)部隔熱籠向上移動(dòng)的速率、 爐腔壓力及氬氣流量，使熱量向下輻射，從而使熔硅形成豎直向上的溫度梯度而自下向上 生長(zhǎng);所述控溫?zé)犭娕嫉臏囟日{(diào)節(jié)范圍為1400-1430°C ;所述隔熱籠向上移動(dòng)的速率為5-7mm/h，且隔熱籠的最高移動(dòng)距離為多晶硅錠高度的70-80%; (5) 冷卻，出爐，開(kāi)方，切除頂部5%-10%，即可得到高純小方錠。
[0007] 作為一種優(yōu)選方案，所述步驟（1)中，氮化硅涂層的厚度為60-80微米，其純度大 于99.9%。
[0008] 作為一種優(yōu)選方案，所述步驟(3)中，加熱的溫度為1500_1550°C。
[0009] 作為一種優(yōu)選方案，所述步驟(4)中，熔硅在豎直向上的溫度梯度下自下向上生 長(zhǎng)，隨著長(zhǎng)晶高度的增加，調(diào)節(jié)爐腔壓力及氬氣流量；所述爐壓的調(diào)節(jié)范圍為100-650 mbar，氬氣流量的調(diào)節(jié)范圍為20-60升/分鐘。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案 可知： 熔硅在豎直向上的溫度梯度下自下向上生長(zhǎng)，隨著長(zhǎng)晶高度的增加，由于鎵在硅中的 分凝系數(shù)極低，上部熔硅將聚集高濃度的鎵，通過(guò)調(diào)節(jié)控制爐腔壓力及氬氣流量，使熔體中 富集的鎵部分揮發(fā)出來(lái)，降低硅錠的鎵濃度，提高提純回收率。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 本發(fā)明公開(kāi)一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，包括有如下步驟： (1)在坩堝內(nèi)壁上涂敷氮化硅涂層;氮化硅涂層的厚度為60-80微米，其純度大于 99.9%〇
[0012] (2)在坩堝內(nèi)裝入已打磨并清洗干凈的摻鎵鑄錠頂料。
[0013] (3)將裝有摻鎵鑄錠頂料的坩堝放入鑄錠爐中，抽真空，加熱，使混合物按照從上 到下的順序逐漸熔化;加熱的溫度為1500-1550°C。
[0014] (4)進(jìn)入長(zhǎng)晶階段后，調(diào)節(jié)鑄錠爐中控溫?zé)犭娕嫉臏囟?、?cè)部隔熱籠向上移動(dòng)的 速率、爐腔壓力及氬氣流量，使熱量向下輻射，從而使熔硅形成豎直向上的溫度梯度而自下 向上生長(zhǎng);所述控溫?zé)犭娕嫉臏囟日{(diào)節(jié)范圍為1400-1430°C ;所述隔熱籠向上移動(dòng)的速率 為5-7mm/h，且隔熱籠的最高移動(dòng)距離為多晶硅錠高度的70-80%;熔硅在豎直向上的溫度梯 度下自下向上生長(zhǎng)，隨著長(zhǎng)晶高度的增加，調(diào)節(jié)爐腔壓力及氬氣流量;所述爐壓的調(diào)節(jié)范圍 為100-650 mbar，氬氣流量的調(diào)節(jié)范圍為20-60升/分鐘。
[0015] (5)冷卻，出爐，開(kāi)方，切除頂部5%-10%，即可得到高純小方錠。
[0016] 下面以多個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明： 實(shí)施例1: 一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，包括有如下步驟： (1)在坩堝內(nèi)壁上涂敷氮化硅涂層;氮化硅涂層的厚度為60微米，其純度為99.93%。
[0017] (2)在坩堝內(nèi)裝入已打磨并清洗干凈的摻鎵鑄錠頂料。
[0018] (3)將裝有摻鎵鑄錠頂料的坩堝放入鑄錠爐中，抽真空，加熱，使混合物按照從上 到下的順序逐漸熔化;加熱的溫度為1500°C。
[0019] (4)進(jìn)入長(zhǎng)晶階段后，調(diào)節(jié)鑄錠爐中控溫?zé)犭娕嫉臏囟取?cè)部隔熱籠向上移動(dòng)的 速率、爐腔壓力及氬氣流量，使熱量向下輻射，從而使熔硅形成豎直向上的溫度梯度而自下 向上生長(zhǎng);所述控溫?zé)犭娕嫉臏囟日{(diào)節(jié)范圍為1400°C ;所述隔熱籠向上移動(dòng)的速率為5mm/ h，且隔熱籠的最高移動(dòng)距離為多晶硅錠高度的70%;熔硅在豎直向上的溫度梯度下自下向 上生長(zhǎng)，隨著長(zhǎng)晶高度的增加，調(diào)節(jié)爐腔壓力及氬氣流量;所述爐壓為lOOmbar，氬氣流量為 20升/分鐘。
[0020] (5)冷卻，出爐，開(kāi)方，切除頂部5%，即可得到高純小方錠。
[0021] 實(shí)施例2: 一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，包括有如下步驟： (1)在坩堝內(nèi)壁上涂敷氮化硅涂層；氮化硅涂層的厚度為80微米，其純度大于 99.91%〇
[0022] (2)在坩堝內(nèi)裝入已打磨并清洗干凈的摻鎵鑄錠頂料。
[0023] (3)將裝有摻鎵鑄錠頂料的坩堝放入鑄錠爐中，抽真空，加熱，使混合物按照從上 到下的順序逐漸熔化;加熱的溫度為1550°C。
[0024] (4)進(jìn)入長(zhǎng)晶階段后，調(diào)節(jié)鑄錠爐中控溫?zé)犭娕嫉臏囟?、?cè)部隔熱籠向上移動(dòng)的 速率、爐腔壓力及氬氣流量，使熱量向下輻射，從而使熔硅形成豎直向上的溫度梯度而自下 向上生長(zhǎng);所述控溫?zé)犭娕嫉臏囟日{(diào)節(jié)范圍為1430Γ ;所述隔熱籠向上移動(dòng)的速率為7mm/ h，且隔熱籠的最高移動(dòng)距離為多晶硅錠高度的80%;熔硅在豎直向上的溫度梯度下自下向 上生長(zhǎng)，隨著長(zhǎng)晶高度的增加，調(diào)節(jié)爐腔壓力及氬氣流量;所述爐壓為650 mbar，氬氣流量 為60升/分鐘。
[0025] (5)冷卻，出爐，開(kāi)方，切除頂部10%，即可得到高純小方錠。
[0026] 實(shí)施例3: 一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，包括有如下步驟： (1)在坩堝內(nèi)壁上涂敷氮化硅涂層;氮化硅涂層的厚度為70微米，其純度大于99.96%。 [0027] (2)在坩堝內(nèi)裝入已打磨并清洗干凈的摻鎵鑄錠頂料。
[0028] (3)將裝有摻鎵鑄錠頂料的坩堝放入鑄錠爐中，抽真空，加熱，使混合物按照從上 到下的順序逐漸熔化;加熱的溫度為1525°C。
[0029] (4)進(jìn)入長(zhǎng)晶階段后，調(diào)節(jié)鑄錠爐中控溫?zé)犭娕嫉臏囟取?cè)部隔熱籠向上移動(dòng)的 速率、爐腔壓力及氬氣流量，使熱量向下輻射，從而使熔硅形成豎直向上的溫度梯度而自下 向上生長(zhǎng);所述控溫?zé)犭娕嫉臏囟日{(diào)節(jié)范圍為1415Γ ;所述隔熱籠向上移動(dòng)的速率為6mm/ h，且隔熱籠的最高移動(dòng)距離為多晶硅錠高度的75%;熔硅在豎直向上的溫度梯度下自下向 上生長(zhǎng)，隨著長(zhǎng)晶高度的增加，調(diào)節(jié)爐腔壓力及氬氣流量;所述爐壓為400 mbar，氬氣流量 的調(diào)節(jié)范圍為40升/分鐘。
[0030] (5)冷卻，出爐，開(kāi)方，切除頂部7%，即可得到高純小方錠。
[0031] 實(shí)施例4: 一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，包括有如下步驟： (1)在坩堝內(nèi)壁上涂敷氮化硅涂層；氮化硅涂層的厚度為65微米，其純度大于 99.96%〇
[0032] (2)在坩堝內(nèi)裝入已打磨并清洗干凈的摻鎵鑄錠頂料。
[0033] (3)將裝有摻鎵鑄錠頂料的坩堝放入鑄錠爐中，抽真空，加熱，使混合物按照從上 到下的順序逐漸熔化;加熱的溫度為1520°C。
[0034] (4)進(jìn)入長(zhǎng)晶階段后，調(diào)節(jié)鑄錠爐中控溫?zé)犭娕嫉臏囟?、?cè)部隔熱籠向上移動(dòng)的 速率、爐腔壓力及氬氣流量，使熱量向下輻射，從而使熔硅形成豎直向上的溫度梯度而自下 向上生長(zhǎng)；所述控溫?zé)犭娕嫉臏囟日{(diào)節(jié)范圍為1410°C ;所述隔熱籠向上移動(dòng)的速率為 5.5mm/h，且隔熱籠的最高移動(dòng)距離為多晶硅錠高度的72%;熔硅在豎直向上的溫度梯度下 自下向上生長(zhǎng)，隨著長(zhǎng)晶高度的增加，調(diào)節(jié)爐腔壓力及氬氣流量;所述爐壓為200 mbar，氬 氣流量的調(diào)節(jié)范圍為25升/分鐘。
[0035] (5)冷卻，出爐，開(kāi)方，切除頂部6%，即可得到高純小方錠。
[0036] 實(shí)施例5: 一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，包括有如下步驟： (1)在坩堝內(nèi)壁上涂敷氮化硅涂層；氮化硅涂層的厚度為76微米，其純度大于 99.94%〇
[0037] (2)在坩堝內(nèi)裝入已打磨并清洗干凈的摻鎵鑄錠頂料。
[0038] (3)將裝有摻鎵鑄錠頂料的坩堝放入鑄錠爐中，抽真空，加熱，使混合物按照從上 到下的順序逐漸熔化;加熱的溫度為1540°C。
[0039] (4)進(jìn)入長(zhǎng)晶階段后，調(diào)節(jié)鑄錠爐中控溫?zé)犭娕嫉臏囟?、?cè)部隔熱籠向上移動(dòng)的 速率、爐腔壓力及氬氣流量，使熱量向下輻射，從而使熔硅形成豎直向上的溫度梯度而自下 向上生長(zhǎng)；所述控溫?zé)犭娕嫉臏囟日{(diào)節(jié)范圍為1428Γ ;所述隔熱籠向上移動(dòng)的速率為 6.3mm/h，且隔熱籠的最高移動(dòng)距離為多晶硅錠高度的78%;熔硅在豎直向上的溫度梯度下 自下向上生長(zhǎng)，隨著長(zhǎng)晶高度的增加，調(diào)節(jié)爐腔壓力及氬氣流量;所述爐壓為600 mbar，氬 氣流量的調(diào)節(jié)范圍為55升/分鐘。
[0040] (5)冷卻，出爐，開(kāi)方，切除頂部8%，即可得到高純小方錠。
[0041 ] 實(shí)施例6: 一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，包括有如下步驟： (1)在坩堝內(nèi)壁上涂敷氮化硅涂層；氮化硅涂層的厚度為79微米，其純度大于 99.98%〇
[0042] (2)在坩堝內(nèi)裝入已打磨并清洗干凈的摻鎵鑄錠頂料。
[0043] (3)將裝有摻鎵鑄錠頂料的坩堝放入鑄錠爐中，抽真空，加熱，使混合物按照從上 到下的順序逐漸熔化;加熱的溫度為1538 °C。
[0044] (4)進(jìn)入長(zhǎng)晶階段后，調(diào)節(jié)鑄錠爐中控溫?zé)犭娕嫉臏囟?、?cè)部隔熱籠向上移動(dòng)的 速率、爐腔壓力及氬氣流量，使熱量向下輻射，從而使熔硅形成豎直向上的溫度梯度而自下 向上生長(zhǎng)；所述控溫?zé)犭娕嫉臏囟日{(diào)節(jié)范圍為142%~ ;所述隔熱籠向上移動(dòng)的速率為 6.8mm/h，且隔熱籠的最高移動(dòng)距離為多晶硅錠高度的76%;熔硅在豎直向上的溫度梯度下 自下向上生長(zhǎng)，隨著長(zhǎng)晶高度的增加，調(diào)節(jié)爐腔壓力及氬氣流量;所述爐壓為580 mbar，氬 氣流量的調(diào)節(jié)范圍為56升/分鐘。
[0045] (5)冷卻，出爐，開(kāi)方，切除頂部8%，即可得到高純小方錠。
[0046] 對(duì)比例： 常規(guī)提純鑄錠的方法，其為現(xiàn)有技術(shù)，在此對(duì)常規(guī)提純鑄錠的方法不作詳細(xì)敘述。 [0047]然后將實(shí)施例1-6和對(duì)比例的性能對(duì)比，比較電阻率分布、少子壽命及頂部切割高 度，結(jié)果如下：
由上表可見(jiàn)，與常規(guī)提純鑄錠(對(duì)比例)相比，本發(fā)明制作的高純小方錠電阻率高，雜質(zhì) 含量少，少子壽命高，頂部切割少，利用率高，更符合循環(huán)料的要求。
[0048]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制， 故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍 屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，其特征在于:包括有如下步驟： (1) 在坩堝內(nèi)壁上涂敷氮化硅涂層； (2) 在坩堝內(nèi)裝入已打磨并清洗干凈的摻鎵鑄錠頂料； (3) 將裝有摻鎵鑄錠頂料的坩堝放入鑄錠爐中，抽真空，加熱，使混合物按照從上到下 的順序逐漸熔化； (4) 進(jìn)入長(zhǎng)晶階段后，調(diào)節(jié)鑄錠爐中控溫?zé)犭娕嫉臏囟?、?cè)部隔熱籠向上移動(dòng)的速率、 爐腔壓力及氬氣流量，使熱量向下輻射，從而使熔硅形成豎直向上的溫度梯度而自下向上 生長(zhǎng);所述控溫?zé)犭娕嫉臏囟日{(diào)節(jié)范圍為1400-1430°C ;所述隔熱籠向上移動(dòng)的速率為5-7mm/h，且隔熱籠的最高移動(dòng)距離為多晶硅錠高度的70-80%; (5) 冷卻，出爐，開(kāi)方，切除頂部5%-10%，即可得到高純小方錠。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，其特征在于：所述步驟 (1)中，氮化硅涂層的厚度為60-80微米，其純度大于99.9%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，其特征在于：所述步驟 (3) 中，加熱的溫度為1500-1550°C。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提純回收摻鎵鑄錠頂料的方法，其特征在于：所述步驟 (4) 中，熔硅在豎直向上的溫度梯度下自下向上生長(zhǎng)，隨著長(zhǎng)晶高度的增加，調(diào)節(jié)爐腔壓力 及氬氣流量;所述爐壓的調(diào)節(jié)范圍為100-650 mbar，氬氣流量的調(diào)節(jié)范圍為20-60升/分 鐘。
【文檔編號(hào)】C30B28/06GK105887190SQ201610246173
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日
【發(fā)明人】李亞龍, 羅曉斌, 孫坤澤
【申請(qǐng)人】佳科太陽(yáng)能硅(龍巖)有限公司