CN104911691B - 一种籽晶的铺设方法、准单晶硅片的制备方法及准单晶硅片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种籽晶的铺设方法，用于准单晶的铸造，包括以下步骤：在坩埚底部铺设籽晶，所述籽晶的生长面晶向同为[001]或同为所述籽晶紧密接触铺满所述坩埚底部形成籽晶层，相邻两个籽晶接触的侧面晶向属于同一晶向族且构成重合位置点阵类型的晶界:当籽晶的侧面晶向为<110>时，将相邻籽晶生长面晶向按[001]、正反面交替拼接或将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°；当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，将相邻籽晶生长面晶向按正反面交替拼接，或按正反面交替拼接后再将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°。本发明通过铺设籽晶减少了引晶过程中位错源的发生；本发明还提供了一种准单晶硅片的制备方法及准单晶硅片。

Description

一种籽晶的铺设方法、准单晶硅片的制备方法及准单晶硅片

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种籽晶的铺设方法、准单晶硅片的制备方法及准单晶硅片。

背景技术

目前准单晶的铸造方法主要有无籽晶引晶和有籽晶引晶法，有籽晶引晶法是先将单晶籽晶铺设在石英坩埚底部，在熔化阶段保持籽晶不完全熔化，在单晶籽晶上进行引晶生长从而得到准单晶硅锭，在铺设籽晶时一般会保证籽晶形核面的生长晶向一致，但相邻籽晶的侧边接触面的晶向通常是随机的，在引晶生长过程中容易形成小角度晶界，小角度晶界不但在生长过程中成为了位错源，造成生长过程中位错的不断增殖，而且金属杂质容易在小角度晶界处富集和沉淀诱发二次位错源，降低了准单晶的晶体质量和单晶收益率；即使籽晶之间形成了大角度晶界，由于相邻籽晶侧边接触面的晶向不一致，即籽晶侧面法向的原子堆积密度不一致，在引晶过程中由于硅晶体的弹性模量各向异性，生长应力对拼接缝两侧的侧面法向产生的应变也是不同的，很容易在晶界上产生位错源，继而在生长过程中不断增殖产生大量的位错，也会降低单晶区域的晶体质量。因此，如何减少准单晶中位错成为目前研究的重点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种籽晶的铺设方法，使相邻两个籽晶接触的侧面晶向属于同一晶向族且构成重合位置点阵(重位点阵CSL)类型的晶界，可以减少籽晶生长过程中产生的位错，本发明还提供了一种准单晶硅碇的制备方法及准单晶硅片，制得的准单晶的位错少，晶体质量较好。

第一方面，本发明提供了一种籽晶的铺设方法，用于准单晶的铸造，包括以下步骤：

提供坩埚，在所述坩埚底部铺设籽晶，所述籽晶的生长面晶向同为[001]或同为所述籽晶紧密接触铺满所述坩埚底部形成籽晶层，相邻两个籽晶接触的侧面晶向属于同一晶向族，且构成重合位置点阵类型的晶界。

优选地，当籽晶的侧面晶向为<110>时，相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接，或将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°。

优选地，当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接，或相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接后再将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°。

优选地，所述相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接的方式为：将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°，或绕与所述法向垂直的方向翻转180°。

如本发明所述的，所述旋转方式不限，可为顺时针或逆时针旋转90°。

如本发明所述的，所述籽晶的生长面晶向为<100>，并将[001]定义为正面，将定义为反面。

如本发明所述的，当籽晶侧面晶向为<110>时，将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°或绕与所述法向垂直的方向翻转180°，此时，相邻籽晶的生长面的晶向为正反面交替拼接；但当将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°，此时相邻籽晶是同为正面或同为反面铺设。

如本发明所述的，当侧面晶向为<110>时，将相邻籽晶进行[001]、正反面交替拼接后(无论是绕所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°或绕与所述法向垂直的方向翻转180°)，若再旋转90°，相邻籽晶在拼接缝处的原子空间排列就会一致，在引晶过程中就会融为一体，从而无法形成特殊晶界，在实际生产中易形成小角度晶界，从而易产生位错；但当将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°后(即同为正面或同为反面铺设)，相邻籽晶在拼接缝处生长出来的晶体的原子空间排列不一致，从而能够形成特殊晶界。

如本发明所述的，当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，将相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接后再将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°，此时相邻籽晶仍然为正反面交替拼接，即当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，进行的是方式不限的正反面交替拼接，包括以下方式：

将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°，或绕与所述法向垂直的方向翻转180°，或者将相邻籽晶中的一个籽晶在绕所述籽晶接触侧面的法向或与所述法向垂直的方向翻转180°之后再旋转90度进行拼接。

当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，只要将相邻籽晶进行正反面交替的铺设(不论是翻转后旋转90°或是翻转后旋转0°)，相邻籽晶在拼接缝处生长出来的晶体原子在空间结构上都无法一致，从而将相邻籽晶铺设能够形成特殊晶界。

优选地，所述籽晶来源于同根单晶棒。

所述籽晶来源于同根单晶棒，可便于对籽晶的侧面进行编号，保证同一编号的籽晶的侧面晶向完全一致。

如本发明所述的，所述相邻籽晶是由同根单晶棒采用相同切割方式得到的籽晶。

更优选地，所述籽晶来源于提拉法制得的同根单晶棒。

优选地，所述籽晶为生长面晶向为<100>的正方形籽晶。

优选地，所述非<110>晶向族的侧面晶向包括<100>、<320>、<410>和<510>的晶向。

当侧面晶向为<110>时，所述正方形籽晶的四个侧面晶向分别为[110]、 和其中，[110]与晶面相对，[110]与和晶面相邻。

当所述侧面晶向为<100>时，所述正方形籽晶的四个侧面晶向分别为[100]、[010]和其中，[100]与晶面相对，[100]与[010]、晶面相邻。

优选地，所述籽晶为厚度为5-40mm的正方形籽晶。

优选地，所述籽晶层的厚度为20mm。

优选地，所述重合位置点阵类型的晶界为∑3、∑5、∑7、∑9、∑11或∑13类型晶界中的一种。

所述相邻籽晶接触的侧面晶向为属于同一晶向族的不同晶向指数，不能完全一致，若相邻籽晶接触的侧面晶向完全一致，在引晶过程中容易形成亚晶界，易产生位错。

本发明籽晶的铺设方法简单易操作，本发明通过铺设籽晶，使相邻两个籽晶接触的侧面晶向属于同一晶向族，且构成重合位置点阵类型的晶界，产生的晶格畸变很小，从而晶界处的界面能很低，应力小，这样可减少引晶时在籽晶拼接缝处产生位错等缺陷，且在籽晶的生长过程中不会从拼接缝处形成的晶界上形成位错源，金属杂质也不易在此晶界处聚集和沉淀，减少了晶格失配应力的产生，从而降低了在籽晶拼接处产生位错的几率。

第二方面，本发明提供了一种准单晶硅片的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供坩埚，在所述坩埚底部铺设籽晶，所述籽晶的生长面晶向同为[001]或同为所述籽晶紧密接触铺满所述坩埚底部形成籽晶层，相邻两个籽晶接触的侧面晶向属于同一晶向族，且构成重合位置点阵类型的晶界；

(2)在所述籽晶层上填装硅料和掺杂剂，加热使所述坩埚内硅料熔化形成硅熔体，调节热场形成过冷状态，使得所述硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶，待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到准单晶硅锭；

(3)将所述准单晶硅锭依次经过切片和清洗制备得到所述准单晶硅片。

优选地，步骤(1)中，当籽晶的侧面晶向为<110>时，将相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接，或将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°。

优选地，步骤(1)中，当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接，或相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接后再将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°。

优选地，所述非<110>晶向族的侧面晶向包括<100>、<320>、<410>和<510>的晶向。

优选地，所述相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接的方式为：将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°，或绕与所述法向垂直的方向翻转180°。

优选地，步骤(1)中，所述籽晶来源于同根单晶棒。

优选地，步骤(1)中，所述籽晶为生长面晶向为<100>的正方形籽晶。

优选地，步骤(1)中，所述籽晶层的厚度为20mm。

优选地，步骤(1)中，所述籽晶覆盖所述坩埚底部36％-95％的面积。

优选地，步骤(2)根据硅料的电阻率添加掺杂剂以适应不同准单晶硅片的电性需求，所述掺杂剂为硼、磷或镓。

优选地，步骤(2)具体为：在所述籽晶层上填装硅料和掺杂剂，加热使所述坩埚内硅料熔化形成硅熔体，当所述硅熔体与未熔化的籽晶层所形成的固液界面刚好处在所述籽晶层或深入所述籽晶层时，调节热场形成过冷状态，使得所述硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶，待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到准单晶硅锭。

本发明提供的准单晶硅片的制备方法简单，可控度高，可以增加硅片的生产率，更可以提高硅锭的少子寿命，提高硅晶体的品质。

第三方面，本发明提供了一种准单晶硅片，所述准单晶硅片由本发明第二方面提供的铸造准单晶硅锭的方法制得的准单晶硅锭经切割后制得。

本发明制得的准单晶硅片的位错少，晶体质量较好，利用本发明准单晶硅片制得的电池片的转换效率比普通的准单晶硅片制得的电池片转换效率提高0.5％以上。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的籽晶的铺设方法简单易操作，相邻两个籽晶接触的侧面晶向属于同一晶向族，且构成重合位置点阵类型的晶界，产生的晶格畸变小，晶界处的界面能很小，减少位错源的发生；

2、本发明提供的准单晶硅片的制备方法简单，可控度高，可以增加硅片的质量和生产率；

3、本发明提供的准单晶硅片的位错少，硅晶体的质量较好；利用本发明准单晶硅片制得的太阳能电池片的转换效率比普通的准单晶硅片制得的电池片转换效率提高0.5％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中生长面晶向为<100>、侧面晶向为<110>的籽晶的制备流程图；

图2为本发明中生长面晶向为<100>、侧面晶向为<110>的籽晶的开方示意图；

图3为本发明中生长面晶向为<100>、侧面晶向为<100>的籽晶的开方示意图；

图4为本发明实施例1中相邻籽晶的铺设示意图；

图5为本发明实施例1中铺设籽晶时籽晶的翻转示意图，图5a为前后翻转，图5b为左右翻转；

图6为本发明实施例1籽晶的铺设结果图；

图7本发明实施例2中相邻籽晶的铺设示意图；

图8为本发明实施例2籽晶的铺设结果图；

图9本发明实施例3中相邻籽晶的铺设示意图；

图10为本发明实施例3籽晶的铺设结果图；

图11为本发明实施例5中准单晶硅片尾部的光致荧光(PL)图；

图12为本发明实施例5中准单晶硅片头部的PL图；

图13为传统籽晶铸造的准单晶硅片尾部的PL图；

图14为传统籽晶铸造的准单晶硅片头部的PL图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为生长面晶向为<100>、侧面晶向为<110>的籽晶的制备流程图，提供一根提拉法制得的生长方向为<100>的单晶圆棒，经开方制得侧面晶向为<110>、断面尺寸为156mm*156mm的单晶方棒，用线切机或带锯对所述单晶方棒进行切块，得到厚度为20mm的籽晶片，并对切割后的籽晶片进行四个侧面和正反方向进行统一编号(如图1)，作为目标生长籽晶。图1中箭头方向为籽晶正面，与箭头方向相反的标识为籽晶反面，侧面晶向[110]、和分别对应于编号为1、2、3、和4的侧面。对其余籽晶片的四个侧面按相同的方式进行统一编号。

籽晶的加工可采用现有市场广泛使用的开方工具将晶棒切断成若干个长方体形的籽晶。在切割过程中需要对晶向进行定位。

为了更好地理解本发明所用籽晶，在此说明由两种切割方式获得的生长面晶向为<100>的籽晶。

对生长面晶向为<100>的单晶棒开方得到侧面晶向为<110>的单晶方棒，参照附图2，其开方具体过程如下：

提供晶向为<100>的单晶棒，确定单晶棒横截面上的四条生长棱线位置，所述生长棱线的方向分别为[110]、和然后使用线切机沿着生长棱线方向进行切割，得到侧面晶向为<110>、生长面晶向为<100>的单晶方棒。

对生长面晶向为100>的单晶棒进行侧面晶向为<100>的开方过程如下：

提供晶向为<100>的单晶棒，确定单晶棒横截面上的四条生长棱线位置，所述生长棱线的方向分别为[110]、和然后沿每条生长棱线位置逆时针偏转45度，得到方向为[010]、和[100]的位置后，在单晶棒的横截面上做出正方形标记线，然后沿着标记线方向进行切割。

对侧面晶向为非<110>晶面族的晶向(如<320>、<410>和<510>)生长面晶向仍为<100>的籽晶，其制备过程基本同上，将晶向为<100>的单晶棒横截面上的四条生长棱线分别旋转33.7°、14.3°、11.5°后进行开方。

实施例1

一种籽晶的铺设方法，用于准单晶的铸造，包括以下步骤：

选择生长面晶向为<100>、侧面晶向为<110>的正方形籽晶作为目标生长籽晶，编号方式如图1所示，其中，所述籽晶来源于同一根单晶棒，籽晶的厚度为20mm，将25块截面尺寸为156mm*156mm的该籽晶按5×5的方式平铺在坩埚底部，籽晶的生长面晶向同为正面的[001]，然后将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向翻转180°，或将相邻籽晶中的一个籽晶绕与所述籽晶接触侧面的法向垂直的方向翻转180°，此时相邻两个籽晶的接触侧面的晶向属于同一晶向族的晶向指数，且相邻两个籽晶的接触侧面构成重合位置点阵(重位点阵CSL)类型的晶界(特殊晶界)；所述籽晶紧密接触铺满坩埚底部形成籽晶层。

具体的铺设过程如下：

图4是本发明实施例1相邻籽晶的铺设示意图，图4中所述正面是指籽晶的生长面晶向为[001]，反面是指籽晶的生长面晶向为以黑色表示。将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向翻转180°(前后翻转，图5a)或绕与所述法向垂直的方向翻转180°(左右翻转，图5b)，此种铺设方式下，当一籽晶的侧面编号为正面的1时，与之拼接的相邻籽晶的侧面编号须为反面的1或3，(即将相邻籽晶进行前后翻转或者左右翻转)，当一籽晶的侧面编号为正面的2时，与之拼接的相邻籽晶的侧面编号须为反面的2或4，当一籽晶的侧面编号为正面的3时，相邻籽晶的侧面编号须为反面的1或3，当一籽晶的侧面编号为正面的4时，相邻籽晶的侧面编号须为反面的2或4；图6为本发明实施例1籽晶的铺设结果图，相邻籽晶的生长面的晶向为[001]、正反面交替。

本实施例中，生长晶向为[001]的籽晶经过图5所示的180°翻转后，变为即相邻两个籽晶的生长面的晶向相反，而翻转前后相邻两个籽晶接触的侧面晶向属于同一晶向族，籽晶侧面法向的原子堆积密度相同，在引晶过程中，由于硅晶体的弹性模量各相同性，生长应力对拼接缝两侧的籽晶的侧面法向产生的应变是相同的，不会在特殊晶界处产生位错源，显著提高了硅晶体的质量。

实施例2

一种籽晶的铺设方法，用于准单晶的铸造，包括以下步骤：

选择生长面晶向为<100>、侧面晶向为<110>的正方形籽晶作为目标生长籽晶，编号方式如图1所示，其中，所述籽晶来源于同一根单晶棒，籽晶的厚度为20mm，将25块截面尺寸为156mm*156mm的该籽晶按5×5的方式平铺在坩埚底部，籽晶的生长面晶向同为正面的[001]，然后将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°，此时相邻两个籽晶的接触侧面的晶向属于同一晶向族的其他晶向，且相邻两个籽晶的接触侧面构成重合位置点阵的晶界；所述籽晶紧密接触铺满坩埚底部形成籽晶层。

本发明实施例中，所述旋转方式不限，可为顺时针或逆时针旋转90°，只要保证相邻籽晶的生长面同为正面[001]即可。

具体的铺设过程如下：

图7是本发明实施例2相邻籽晶的铺设示意图，图4中所述正面是指籽晶的生长面晶向为[001]。选取一所述籽晶的侧面3作为参考，然后将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°，此种铺设方式下，当一籽晶的侧面编号为正面的1时，与之拼接的相邻籽晶的侧面编号须为正面的2或4，当一籽晶的侧面编号为正面的2时，与之拼接的相邻籽晶的侧面编号须为正面的1或3，当一籽晶的侧面编号为正面的3时，相邻籽晶的侧面编号须为正面的2或4，当一籽晶的侧面编号为正面的4时，相邻籽晶的侧面编号须为正面的1或3；图8为本发明实施例2籽晶的铺设结果图，相邻籽晶的生长面的晶向均为正面[001]，相邻籽晶是同为正面铺设。

本实施例选择生长面晶向为[001]、侧面晶向为<110>的正方形籽晶平铺在坩埚底部，并将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°，此时相邻两个籽晶的生长面晶向仍相同，同为正面[001]，接触侧面的晶向属于同一晶面族的不同晶向指数，相邻籽晶在拼接缝处生长出来的晶体原子在空间结构上都无法一致，从而将相邻籽晶铺设能够形成特殊晶界。

实施例3

一种籽晶的铺设方法，用于准单晶的铸造，包括以下步骤：

选择生长面晶向为侧面晶向为<110>的正方形籽晶作为目标生长籽晶，编号方式如图1所示，其中，所述籽晶来源于同一根单晶棒，籽晶的厚度为20mm，将25块截面尺寸为156mm*156mm的该籽晶按5×5的方式平铺在坩埚底部，籽晶的生长面晶向均为反面的然后将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°(此时相邻籽晶同为反面铺设)，此时相邻两个籽晶的接触侧面的晶向属于同一晶面族的不同晶向指数，且相邻两个籽晶的接触侧面构成重合位置点阵的晶界(即特殊晶界)；所述籽晶紧密接触铺满坩埚底部形成籽晶层。

本发明实施例中，所述旋转方式不限，可为顺时针或逆时针旋转90°，只要保证相邻籽晶的生长面同为反面，即

具体的铺设过程如下：

图9是本发明实施例3相邻籽晶的铺设示意图，图9中所述反面是指籽晶的生长面晶向为选取一所述籽晶的侧面3作为参考，籽晶的生长面晶向均为反面的然后将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°，此种铺设方式下，当一籽晶的侧面编号为正面的1时，与之拼接的相邻籽晶的侧面编号须为正面的2或4，当一籽晶的侧面编号为正面的2时，与之拼接的相邻籽晶的侧面编号须为正面的1或3，当一籽晶的侧面编号为正面的3时，相邻籽晶的侧面编号须为正面的2或4，当一籽晶的侧面编号为正面的4时，相邻籽晶的侧面编号须为正面的1或3；图10为本发明实施例3籽晶的铺设结果图，相邻籽晶的生长面的晶向均为反面相邻籽晶是同为反面铺设。

本实施例选择生长面晶向为侧面晶向为<110>的正方形籽晶平铺在坩埚底部，然后将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°，此时相邻两个籽晶的生长面晶向仍然相同，同为相邻籽晶在拼接缝处生长出来的晶体原子在空间结构上都无法一致，从而将相邻籽晶铺设能够形成特殊晶界。

实施例4

一种籽晶的铺设方法，用于准单晶的铸造，包括以下步骤：

选择生长面晶向为<100>、侧面晶向为<100>的正方形籽晶作为目标生长籽晶，其中，所述籽晶来源于同一根单晶棒，籽晶的厚度为20mm，将25块截面尺寸为156mm*156mm的该籽晶按5×5的方式平铺在坩埚底部，籽晶的生长面晶向均为正面[001]，然后将相邻籽晶的生长面的晶向按正反面交替拼接，此时相邻两个籽晶的接触侧面晶向一致，且使相邻两个籽晶的接触侧面构成特殊晶界；籽晶紧密接触铺满坩埚底部形成籽晶层。

对生长面晶向仍为<100>、侧面晶向为<100>晶面族的的籽晶，其制备流程图基本同图1所述，只是开方的侧面晶向不同，所述正方形籽晶的四个侧面晶向分别为[100]、[010]、和且分别对应于编号为1、2、3和4的侧面。

本实施例中，相邻籽晶的生长面的晶向按正反面交替拼接的方式不限。选取一所述籽晶的侧面3作为参考，将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向翻转180°(前后翻转，可参见附图5a)或绕将相邻籽晶中的一个籽晶绕与所述籽晶接触侧面的法向垂直的方向翻转180°(左右翻转，可参见附图5b)，或者在所述前后翻转或左右翻转180°后，再旋转90°，所述旋转方式不限，可为顺时针或逆时针旋转90°，只要最终保证相邻籽晶按正反面交替拼接即可。当一籽晶的侧面编号为正面的1时，与之拼接的相邻籽晶的侧面编号可以为反面的1、2、3或4。

本实施例4的籽晶的铺设结果图和本发明实施例1(图6)的一样，即相邻籽晶的生长面的晶向为正反面交替，只是在进行正反面拼接时，生长面为正面的籽晶的侧面1可与生长面为反面的籽晶的侧面1、2、3、4自由搭配。这是由于侧面晶向为非<110>晶向族时，只要将相邻籽晶进行正反面交替的铺设(不论是翻转后旋转90°还是翻转后旋转0°)，相邻籽晶在拼接缝处生长出来的晶体原子在空间结构上都无法一致，从而将相邻籽晶铺设能够形成特殊晶界。

本实施例选择生长面晶向为<100>、侧面晶向为<100>的正方形籽晶平铺在坩埚底部，相邻籽晶经方式不限的正反面交替拼接，拼接后，相邻两个籽晶的生长面的方向相反，但接触侧面的晶向属于同一晶面族的不同晶向指数，相邻籽晶在拼接缝处生长出来的晶体原子在空间结构上都无法一致，从而将相邻籽晶铺设能够形成特殊晶界。

值得注意的是，对本实施例4所用的籽晶，但采用如图8或图10所示的同为正面铺设或同为反面铺设时，相邻籽晶在拼接缝处的原子的空间排列一致，所以相邻籽晶形成不了特殊晶界，而是形成随机的大角度晶界或小角度晶界，在引晶过程中容易在籽晶的拼接缝处产生位错等缺陷。

实施例5

一种准单晶硅片的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)按照实施例1的籽晶铺设方法在坩埚底部铺设籽晶得到籽晶层，籽晶层的厚度为20mm；

(2)在籽晶层上填装硅料和掺杂剂硼，加热使坩埚内硅料熔化形成硅熔体，并控制坩埚底部温度在1300-1420℃之间，低于籽晶的熔点，使得硅料从上往下进行熔化硅料，利用石英棒进行探测是否到达籽晶的位置，使得籽晶层不被完全熔化；当硅熔体与未熔化的籽晶层所形成的固液界面刚好处在籽晶层或深入籽晶层时，调节热场形成过冷状态，使得硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶，待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到准单晶硅锭；

(3)将准单晶硅锭依次经过切片和清洗制备得到准单晶硅片。

对所得准单晶硅片的头部和尾部进行光致荧光(Photoluminescence，PL)测试，结果如图11至图12所示。作为对比，图13-14为传统籽晶铸造的准单晶硅片的PL图。

从图13-14可以看出，传统籽晶铸造的准单晶的尾部硅片出现了十字架型的位错区域，产生的位错位于籽晶拼接缝处，在拼接处产生大量亚晶粒，并且不断地增殖，头部硅片的位错增殖到整个硅片区域，严重影响了硅片的电性能。

从图11、12可以看出，本发明实施例5得到的准单晶硅片，在拼接缝处形成了特殊晶界，在晶界处无亚晶粒产生，拼接处未出现位错等缺陷，亚晶粒缺陷明显少于传统籽晶铸造单晶硅片。这说明特殊晶界在一定程度上限制了亚晶粒的增值，降低了在籽晶拼接处产生位错的几率。

本实施例5得到的准单晶硅锭的晶向为<100>方向，相邻籽晶间的接触侧面间的拼接缝产生的位错较少，利用本实施准单晶硅片制得的电池片转换效率比普通的准单晶硅片制得的电池片转换效率提高0.5％-0.8％。

实施例6

一种准单晶硅片的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)按照实施例2的籽晶铺设方法在坩埚底部铺设籽晶得到籽晶层；

(2)在籽晶层上填装硅料和掺杂剂硼，加热使坩埚内硅料熔化形成硅熔体，并控制坩埚底部温度低于籽晶的熔点，使得籽晶层不被完全融化；当硅熔体与未熔化的籽晶层所形成的固液界面刚好处在籽晶层或深入籽晶层时，调节热场形成过冷状态，使得硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶，待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到准单晶硅锭；

(3)将准单晶硅锭依次经过切片和清洗制备得到准单晶硅片。

本实施例得到的准单晶硅锭在垂直坩埚的生长方向为<100>方向，相邻籽晶间的接触侧面间的拼接缝产生的位错较少，利用本实施准单晶硅片制得的电池片转换效率比普通的准单晶硅片制得的电池片转换效率提高0.6％。

实施例7

一种准单晶硅片的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)按照实施例3的籽晶铺设方法在坩埚底部铺设籽晶得到籽晶层；

(2)在籽晶层上填装硅料和掺杂剂硼，加热使坩埚内硅料熔化形成硅熔体，并控制坩埚底部温度低于籽晶的熔点，使得籽晶层不被完全融化；当硅熔体与未熔化的籽晶层所形成的固液界面刚好处在籽晶层或深入籽晶层时，调节热场形成过冷状态，使得硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶，待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到准单晶硅锭；

(3)将准单晶硅锭依次经过切片和清洗制备得到准单晶硅片。

本实施例得到的准单晶硅锭的晶向为<100>方向，相邻籽晶间的接触侧面间的拼接缝产生的位错较少，利用本实施准单晶硅片制得的电池片转换效率比普通的准单晶硅片制得的电池片转换效率提高了0.7％。

实施例8

一种准单晶硅片的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)按照实施例4的籽晶铺设方法在坩埚底部铺设籽晶得到籽晶层；

(2)在籽晶层上填装硅料和掺杂剂硼，加热使坩埚内硅料熔化形成硅熔体，并控制坩埚底部温度低于籽晶的熔点，使得籽晶层不被完全融化；当硅熔体与未熔化的籽晶层所形成的固液界面刚好处在籽晶层或深入籽晶层时，调节热场形成过冷状态，使得硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶，待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到准单晶硅锭；

(3)将准单晶硅锭依次经过切片和清洗制备得到准单晶硅片。

本实施例得到的准单晶硅锭的晶向为<100>方向，相邻籽晶间的接触侧面间的拼接缝产生的位错较少，利用本实施准单晶硅片制得的电池片转换效率比普通的准单晶硅片制得的电池片转换效率提高了0.75％。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种籽晶的铺设方法，用于准单晶的铸造，其特征在于，包括以下步骤：

提供坩埚，在所述坩埚底部铺设籽晶，所述籽晶的生长面晶向同为[001]或同为所述籽晶的侧面晶向完全相同，所述籽晶来源于同根单晶棒，按如下方式使籽晶紧密接触铺满所述坩埚底部形成籽晶层，并使相邻两个籽晶接触的侧面晶向属于同一晶向族，且构成重合位置点阵类型的晶界：

当籽晶的侧面晶向为<110>时，将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°，或绕在水平方向上垂直于所述法向的方向翻转180°，或者将相邻籽晶中的一个籽晶绕垂直于生长面的轴顺时针或逆时针旋转90°；

当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，将相邻籽晶中的一个籽晶绕在水平方向上垂直于所述籽晶接触侧面的法向的方向翻转180°，或者将相邻籽晶中的一个籽晶绕与所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°之后再绕垂直于生长面的轴来顺时针或逆时针旋转90°，或者将相邻籽晶中的一个籽晶绕在水平方向上垂直于所述籽晶接触侧面的法向的方向翻转180°之后再绕垂直于生长面的轴来顺时针或逆时针旋转90°。

2.如权利要求1所述的籽晶的铺设方法，其特征在于，所述非<110>晶向族的侧面晶向包括<100>、<320>、<410>和<510>的晶向。

3.如权利要求1所述的籽晶的铺设方法，其特征在于，所述籽晶为正方形籽晶。

4.一种准单晶硅片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提供坩埚，在所述坩埚底部铺设籽晶，所述籽晶的生长面晶向同为[001]或同为所述籽晶的侧面晶向完全相同，所述籽晶来源于同根单晶棒，按如下方式使籽晶紧密接触铺满所述坩埚底部形成籽晶层，并使相邻两个籽晶接触的侧面晶向属于同一晶向族，且构成重合位置点阵类型的晶界：

当籽晶的侧面晶向为<110>时，将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°，或绕在水平方向上垂直于所述法向的方向翻转180°，或者将相邻籽晶中的一个籽晶绕垂直于生长面的轴顺时针或逆时针旋转90°；

当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，将相邻籽晶中的一个籽晶绕在水平方向上垂直于所述籽晶接触侧面的法向的方向翻转180°，或者将相邻籽晶中的一个籽晶绕与所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°之后再绕垂直于生长面的轴来顺时针或逆时针旋转90°，或者将相邻籽晶中的一个籽晶绕在水平方向上垂直于所述籽晶接触侧面的法向的方向翻转180°之后再绕垂直于生长面的轴来顺时针或逆时针旋转90°；

(2)在所述籽晶层上填装硅料和掺杂剂，加热使所述坩埚内硅料熔化形成硅熔体，调节热场形成过冷状态，使得所述硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶，待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到准单晶硅锭；

(3)将所述准单晶硅锭依次经过切片和清洗制备得到所述准单晶硅片。