一種籽晶的鋪設(shè)方法及鑄錠單晶生長方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種籽晶的鋪設(shè)方法及鑄錠單晶生長方法，屬于太陽電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前太陽能電池所用原料以晶體硅為主，其中，通過直拉法制備的單晶硅具有電池轉(zhuǎn)換率高的優(yōu)點(diǎn)，但是其制備工藝復(fù)雜，成本偏高。多晶硅鑄錠有操作簡(jiǎn)便，成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但其電池轉(zhuǎn)換效率低。介于單晶硅與多晶硅之間的準(zhǔn)單晶硅是新興的硅材料，其兼具單晶硅和多晶硅的優(yōu)點(diǎn)，但是，其生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生缺陷，限制了其在產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用和推廣。
[0003]鑄錠單晶技術(shù)是在鑄錠過程中利用籽晶誘導(dǎo)的技術(shù)，生產(chǎn)準(zhǔn)單晶的方法。在鑄錠單晶的制備過程中，籽晶主要采用〈100〉晶向，以獲得較快的晶體生長速率并有利于得到陷光能力極好的絨面，若硅片的平面法向是〈100〉晶向，則可憑借堿制絨時(shí)的擇優(yōu)刻蝕原理，獲得金字塔絨面。
[0004]已有的類單晶鑄徒技術(shù)中，見參考文獻(xiàn)Nathan Stoddard et al Casting SingleCrystal Silicon: Novel Defect Profiles from BP Solar's Mono2 TM Wafers, SolidState Phenomena, Vols.131-133 (2008) pp 1-8，均是用正面晶向〈100〉、側(cè)面晶向也均為〈100〉的方形籽晶誘導(dǎo)得到鑄錠單晶。該種方法存在的弊端是，籽晶拼接頂角出容易產(chǎn)生缺陷且增殖較快，大幅度降低了硅片體少子壽命。
[0005]在已有關(guān)于鑄錠單晶的發(fā)明專利中，如申請(qǐng)?zhí)枮椤?01410192435.0”、名稱為“一種類單晶硅鑄錠用籽晶的粘連拼接方法及鑄錠用坩禍”的中國發(fā)明專利申請(qǐng)文件；和申請(qǐng)?zhí)枮椤?01210337523.6”、名稱為“類單晶鑄錠籽晶體的制作方法及類單晶鑄錠的制作方法”的中國發(fā)明專利申請(qǐng)文件；以及申請(qǐng)?zhí)枮椤?01210234392”、名稱為“一種大尺寸類單晶籽晶及其生產(chǎn)工藝”的中國發(fā)明專利文獻(xiàn)；專利號(hào)為“201210571603.8”、名稱為“ 一種類單晶硅鑄錠用籽晶拼接方法”的中國發(fā)明專利文獻(xiàn)中，均采用的是方塊籽晶或長方形籽晶，因而都存在上述技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供一種鑄錠單晶的生長方法，
為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種籽晶的鋪設(shè)方法，用于準(zhǔn)單晶的鑄造，其特征在于，包含以下步驟:
A:制作截面為正六邊形的單晶硅柱狀體籽晶，單晶硅柱狀體籽晶的截面法線方向?yàn)椤?00〉晶向，側(cè)面法線方向晶向不做固定要求；
B:將籽晶側(cè)面緊密配合地鋪滿坩禍底面，以籽晶側(cè)面達(dá)到緊密配合為標(biāo)準(zhǔn)。
[0007]一種鑄錠單晶生長方法，其特征在于，包括如下步驟:
SI:制作截面為正六邊形的單晶硅柱狀體籽晶，單晶硅柱狀體籽晶的截面法線方向?yàn)椤?00〉晶向，側(cè)面法線方向晶向不做固定要求；
S2:將籽晶側(cè)面緊密配合地鋪滿坩禍底面，以籽晶側(cè)面達(dá)到緊密配合為標(biāo)準(zhǔn)；
S3向鋪滿籽晶的坩禍投入硅料，按照熔化、長晶、退火、冷卻的工藝定向生長，熔化過程中，須保證籽晶至少有0.1mm厚度以上未被恪化；
S4:晶錠開方后，將硅棒按常規(guī)尺寸要求切片成晶向?yàn)椤?00〉晶向的類單晶硅片。
[0008]本發(fā)明通過截面為正六邊形的單晶硅柱狀體籽晶，相對(duì)于傳統(tǒng)的四邊形籽晶，具有頂角線縫由四條減少至三條，降低了 25%，從而大大降低了頂角處缺產(chǎn)生陷幾率。另外正六邊形籽晶拼接出的均是正三叉晶界(夾角均為120°)，能夠承受更大的熱應(yīng)力，從而能夠抑制生長過程中熱應(yīng)力導(dǎo)致的缺陷形成及增殖，增強(qiáng)硅片的體少子壽命，提升硅片制備成電池片的轉(zhuǎn)換效率。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實(shí)施例籽晶的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2、圖3為本發(fā)明實(shí)施例籽晶鋪設(shè)方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0011]實(shí)施例1:
一種籽晶的鋪設(shè)方法，用于準(zhǔn)單晶的鑄造，其特征在于，包含以下步驟:
A:制作36塊邊長為91 mm正六邊形單晶硅籽晶，單晶硅柱狀體籽晶的截面法線方向?yàn)椤?00〉晶向，厚度為20 mm ;如圖1所示；單晶硅柱狀體籽晶的側(cè)面法線方向晶向不做固定要求；
B:將36塊籽晶按6行X6列地平鋪在坩禍底部，籽晶的側(cè)面緊密配合；如圖2所示。
[0012]實(shí)施例2:
一種鑄錠單晶生長方法，其特征在于，包括如下步驟:
51:制作36塊邊長為91 mm正六邊形單晶硅籽晶，單晶硅柱狀體籽晶的截面法線方向?yàn)椤?00〉晶向，厚度為20 mm ;如圖1所示；單晶硅柱狀體籽晶的側(cè)面法線方向晶向不做固定要求；
52:將36塊籽晶按6行X6列地平鋪在坩禍底部，籽晶的側(cè)面緊密配合；如圖2所示；
53:向坩禍中投入700kg硅料，經(jīng)過熔化、長晶、退火和冷卻生長出類單晶硅錠，在熔化步驟中，保持底部約有5 mm厚度的籽晶不被熔化；
54:將硅錠開方后，按照常規(guī)切片方式切成邊長為156 mm厚度為0.18 mm的晶向?yàn)椤?00〉的類單晶硅片。
[0013]經(jīng)過PL (光致發(fā)光)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，相比傳統(tǒng)的四邊形籽晶，本發(fā)明方法制備得到的晶體缺陷密度降低了 30%以上；采用相同電池工藝制備成光伏電池，其轉(zhuǎn)換效率提升0.2%(絕對(duì)值)以上。
[0014]實(shí)施例3:
一種鑄錠單晶生長方法，其特征在于，包括如下步驟: 51:制作30塊邊長為112 mm正六邊形單晶硅籽晶，單晶硅柱狀體籽晶的截面法線方向?yàn)椤?00〉晶向，厚度為20 mm;如圖1所示；
52:將30塊籽晶按6行X5列地平鋪在坩禍底部，籽晶的側(cè)面緊密配合；如圖3所示；
53:向坩禍中投入920kg硅料，經(jīng)過熔化、長晶、退火和冷卻生長出類單晶硅錠，在熔化步驟中，保持底部約有3 mm厚度的籽晶不被熔化；
54:將硅錠開方后，按照常規(guī)切片方式切成邊長為156 mm厚度為0.18 mm的晶向?yàn)椤?00〉的類單晶硅片。
[0015]經(jīng)過PL (光致發(fā)光)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，相比傳統(tǒng)的四邊形籽晶，本發(fā)明方法制備得到的晶體缺陷密度降低了 30%以上(結(jié)晶中后期的缺陷增值也得到顯著抑制)；采用相同電池工藝制備成光伏電池，其轉(zhuǎn)換效率提升0.3% (絕對(duì)值)以上。
[0016]顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種籽晶的鋪設(shè)方法，用于準(zhǔn)單晶的鑄造，其特征在于，包含以下步驟: A:制作截面為正六邊形的單晶硅柱狀體籽晶，單晶硅柱狀體籽晶的截面法線方向?yàn)椤?00〉晶向，側(cè)面法線方向晶向不做固定要求； B:將籽晶側(cè)面緊密配合地鋪滿坩禍底面，以籽晶側(cè)面達(dá)到緊密配合為標(biāo)準(zhǔn)。2.一種鑄錠單晶生長方法，其特征在于，包括如下步驟: 51:制作截面為正六邊形的單晶硅柱狀體籽晶，單晶硅柱狀體籽晶的截面法線方向?yàn)椤?00〉晶向，側(cè)面法線方向晶向不做固定要求； 52:將籽晶側(cè)面緊密配合地鋪滿坩禍底面，以籽晶側(cè)面達(dá)到緊密配合為標(biāo)準(zhǔn)； S3向鋪滿籽晶的坩禍投入硅料，按照熔化、長晶、退火、冷卻的工藝定向生長，熔化過程中，須保證籽晶至少有0.1mm厚度以上未被恪化； S4:晶錠開方后，將硅棒按常規(guī)尺寸要求切片成晶向?yàn)椤?00〉晶向的類單晶硅片。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種籽晶的鋪設(shè)方法，包含以下步驟：A：制作截面為正六邊形的單晶硅柱狀體籽晶，單晶硅柱狀體籽晶的截面法線方向?yàn)?amp;lt;100>晶向，側(cè)面法線方向晶向不做固定要求；B：將籽晶側(cè)面緊密配合地鋪滿坩堝底面，以籽晶側(cè)面達(dá)到緊密配合為標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明通過截面為正六邊形的單晶硅柱狀體籽晶，相對(duì)于傳統(tǒng)的四邊形籽晶，具有頂角線縫由四條減少至三條，降低了25%，從而大大降低了頂角處缺陷產(chǎn)生的幾率。另外正六邊形籽晶拼接出的均是正三叉晶界（夾角均為120o），能夠承受更大的熱應(yīng)力，從而能夠抑制生長過程中熱應(yīng)力導(dǎo)致的缺陷形成及增殖，增強(qiáng)硅片的體少子壽命，提升硅片制備成電池片的轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的另一方面，還提供了一種鑄錠單晶生長方法。
【IPC分類】C30B11/14, C30B29/06
【公開號(hào)】CN105316758
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510762162
【發(fā)明人】葛文星, 付少永, 熊震
【申請(qǐng)人】常州天合光能有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年11月11日