沈永华 夏小江 高 强 袁志钟

（1.浙江省机电设计研究院有限公司，浙江 杭州 310002；2.江苏大学 材料科学与工程学院，江苏 镇江 212013）

0 引言

多晶硅太阳电池由于产量大、性价比高，占据着超过50%的光伏产品市场份额[1]。多晶硅太阳电池所用多晶硅片由铸锭在经过开方、切片制备而得到。多晶硅铸锭一般由定向凝固法（Directional solidification，DS）生长得到，代替了单晶硅的拉制过程，能耗少、产量大，因而成本大大降低。另外，多晶硅铸锭本身是方形的，所以也减少了开方时的材料损失，因而增加了其竞争力。

1 多晶硅铸锭技术发展状况

传统的多晶硅铸造方法，将化料和结晶放在两个不同的坩埚完成，二次污染严重，设备复杂。而后发展了热交换法及布里奇曼法，这两种方法都是把熔化及凝固置于同一坩埚中，从而避免了坩埚二次污染。两者的主要区别是：布里奇曼法在晶体生长时固/液界面的位置基本保持不变，坩埚向下移动，从而保证在结晶过程中界面上温度梯度基本维持稳定，此方法的固液界面略向下凹，这有利于扩大晶粒尺寸和减小晶体缺陷。目前，通过布里奇曼法可生产出横截面尺寸大于600 mm×600 mm的重量超过300 kg的多晶硅锭；而热交换法在结晶过程中坩埚不动，从坩埚的底部进行主动散热，造成温度梯度，从而实现多晶硅结晶，该方法坩埚与加热器在硅料的熔化过程及整个生长过程中均无相对运动。其优点是结构简单，易实现自动化，而且结晶完成后一直保持在高温区域，可实现“原位”退火，降低了晶体内部热应力，进而减少晶体内位错密度。……