CN105316758A - 一种籽晶的铺设方法及铸锭单晶生长方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种籽晶的铺设方法，包含以下步骤：A：制作截面为正六边形的单晶硅柱状体籽晶，单晶硅柱状体籽晶的截面法线方向为<100>晶向，侧面法线方向晶向不做固定要求；B：将籽晶侧面紧密配合地铺满坩埚底面，以籽晶侧面达到紧密配合为标准。本发明通过截面为正六边形的单晶硅柱状体籽晶，相对于传统的四边形籽晶，具有顶角线缝由四条减少至三条，降低了25%，从而大大降低了顶角处缺陷产生的几率。另外正六边形籽晶拼接出的均是正三叉晶界（夹角均为120o），能够承受更大的热应力，从而能够抑制生长过程中热应力导致的缺陷形成及增殖，增强硅片的体少子寿命，提升硅片制备成电池片的转换效率。本发明的另一方面，还提供了一种铸锭单晶生长方法。

Description

一种籽晶的铺设方法及铸锭单晶生长方法

技术领域

本发明涉及一种籽晶的铺设方法及铸锭单晶生长方法，属于太阳电池生产技术领域。

背景技术

目前太阳能电池所用原料以晶体硅为主，其中，通过直拉法制备的单晶硅具有电池转换率高的优点，但是其制备工艺复杂，成本偏高。多晶硅铸锭有操作简便，成本较低的优点，但其电池转换效率低。介于单晶硅与多晶硅之间的准单晶硅是新兴的硅材料，其兼具单晶硅和多晶硅的优点，但是，其生产过程中容易产生缺陷，限制了其在产业上的应用和推广。

铸锭单晶技术是在铸锭过程中利用籽晶诱导的技术，生产准单晶的方法。在铸锭单晶的制备过程中，籽晶主要采用<100>晶向，以获得较快的晶体生长速率并有利于得到陷光能力极好的绒面，若硅片的平面法向是<100>晶向，则可凭借碱制绒时的择优刻蚀原理，获得金字塔绒面。

已有的类单晶铸锭技术中，见参考文献NathanStoddardetalCastingSingleCrystalSilicon:NovelDefectProfilesfromBPSolar'sMono2TMWafers,SolidStatePhenomena,Vols.131-133(2008)pp1-8，均是用正面晶向<100>、侧面晶向也均为<100>的方形籽晶诱导得到铸锭单晶。该种方法存在的弊端是，籽晶拼接顶角出容易产生缺陷且增殖较快，大幅度降低了硅片体少子寿命。

在已有关于铸锭单晶的发明专利中，如申请号为“201410192435.0”、名称为“一种类单晶硅铸锭用籽晶的粘连拼接方法及铸锭用坩埚”的中国发明专利申请文件；和申请号为“201210337523.6”、名称为“类单晶铸锭籽晶体的制作方法及类单晶铸锭的制作方法”的中国发明专利申请文件；以及申请号为“201210234392”、名称为“一种大尺寸类单晶籽晶及其生产工艺”的中国发明专利文献；专利号为“201210571603.8”、名称为“一种类单晶硅铸锭用籽晶拼接方法”的中国发明专利文献中，均采用的是方块籽晶或长方形籽晶，因而都存在上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述问题，提供一种铸锭单晶的生长方法，

为此，本发明采用以下技术方案：

一种籽晶的铺设方法，用于准单晶的铸造，其特征在于，包含以下步骤：

A：制作截面为正六边形的单晶硅柱状体籽晶，单晶硅柱状体籽晶的截面法线方向为<100>晶向，侧面法线方向晶向不做固定要求；

B：将籽晶侧面紧密配合地铺满坩埚底面，以籽晶侧面达到紧密配合为标准。

一种铸锭单晶生长方法，其特征在于,包括如下步骤：

S1：制作截面为正六边形的单晶硅柱状体籽晶，单晶硅柱状体籽晶的截面法线方向为<100>晶向，侧面法线方向晶向不做固定要求；

S2：将籽晶侧面紧密配合地铺满坩埚底面，以籽晶侧面达到紧密配合为标准；

S3向铺满籽晶的坩埚投入硅料，按照熔化、长晶、退火、冷却的工艺定向生长，熔化过程中，须保证籽晶至少有0.1mm厚度以上未被熔化；

S4：晶锭开方后，将硅棒按常规尺寸要求切片成晶向为<100>晶向的类单晶硅片。

本发明通过截面为正六边形的单晶硅柱状体籽晶，相对于传统的四边形籽晶，具有顶角线缝由四条减少至三条，降低了25%，从而大大降低了顶角处缺产生陷几率。另外正六边形籽晶拼接出的均是正三叉晶界（夹角均为120o），能够承受更大的热应力，从而能够抑制生长过程中热应力导致的缺陷形成及增殖，增强硅片的体少子寿命，提升硅片制备成电池片的转换效率。

附图说明

图1为本发明实施例籽晶的结构示意图；

图2、图3为本发明实施例籽晶铺设方法的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例1：

一种籽晶的铺设方法，用于准单晶的铸造，其特征在于，包含以下步骤：

A：制作36块边长为91mm正六边形单晶硅籽晶，单晶硅柱状体籽晶的截面法线方向为<100>晶向，厚度为20mm；如图1所示；单晶硅柱状体籽晶的侧面法线方向晶向不做固定要求；

B：将36块籽晶按6行×6列地平铺在坩埚底部，籽晶的侧面紧密配合；如图2所示。

实施例2：

一种铸锭单晶生长方法，其特征在于,包括如下步骤：

S1：制作36块边长为91mm正六边形单晶硅籽晶，单晶硅柱状体籽晶的截面法线方向为<100>晶向，厚度为20mm；如图1所示；单晶硅柱状体籽晶的侧面法线方向晶向不做固定要求；

S2：将36块籽晶按6行×6列地平铺在坩埚底部，籽晶的侧面紧密配合；如图2所示；

S3：向坩埚中投入700kg硅料，经过熔化、长晶、退火和冷却生长出类单晶硅锭，在熔化步骤中，保持底部约有5mm厚度的籽晶不被熔化；

S4：将硅锭开方后，按照常规切片方式切成边长为156mm厚度为0.18mm的晶向为<100>的类单晶硅片。

经过PL（光致发光）检测发现，相比传统的四边形籽晶，本发明方法制备得到的晶体缺陷密度降低了30%以上；采用相同电池工艺制备成光伏电池，其转换效率提升0.2%（绝对值）以上。

实施例3：

一种铸锭单晶生长方法，其特征在于,包括如下步骤：

S1：制作30块边长为112mm正六边形单晶硅籽晶，单晶硅柱状体籽晶的截面法线方向为<100>晶向，厚度为20mm；如图1所示；

S2：将30块籽晶按6行×5列地平铺在坩埚底部，籽晶的侧面紧密配合；如图3所示；

S3：向坩埚中投入920kg硅料，经过熔化、长晶、退火和冷却生长出类单晶硅锭，在熔化步骤中，保持底部约有3mm厚度的籽晶不被熔化；

S4：将硅锭开方后，按照常规切片方式切成边长为156mm厚度为0.18mm的晶向为<100>的类单晶硅片。

经过PL（光致发光）检测发现，相比传统的四边形籽晶，本发明方法制备得到的晶体缺陷密度降低了30%以上（结晶中后期的缺陷增值也得到显著抑制）；采用相同电池工艺制备成光伏电池，其转换效率提升0.3%（绝对值）以上。

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，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种籽晶的铺设方法，用于准单晶的铸造，其特征在于，包含以下步骤：

A：制作截面为正六边形的单晶硅柱状体籽晶，单晶硅柱状体籽晶的截面法线方向为<100>晶向，侧面法线方向晶向不做固定要求；

B：将籽晶侧面紧密配合地铺满坩埚底面，以籽晶侧面达到紧密配合为标准。

2.一种铸锭单晶生长方法，其特征在于,包括如下步骤：

S1：制作截面为正六边形的单晶硅柱状体籽晶，单晶硅柱状体籽晶的截面法线方向为<100>晶向，侧面法线方向晶向不做固定要求；

S2：将籽晶侧面紧密配合地铺满坩埚底面，以籽晶侧面达到紧密配合为标准；

S3向铺满籽晶的坩埚投入硅料，按照熔化、长晶、退火、冷却的工艺定向生长，熔化过程中，须保证籽晶至少有0.1mm厚度以上未被熔化；

S4：晶锭开方后，将硅棒按常规尺寸要求切片成晶向为<100>晶向的类单晶硅片。