CN107740185A - 一种类单晶籽晶的铺底方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种类单晶籽晶的铺底方法，包括在坩埚底部铺设类单晶籽晶，形成类单晶籽晶区域；在所述类单晶籽晶区域与所述坩埚之间的缝隙中紧邻所述类单晶籽晶铺设具有预设厚度的单晶窄条，所述单晶窄条与所述坩埚之间具有预设间距。上述类单晶籽晶的铺底方法，能够避免铸造类单晶过程中的位错延伸，降低铸造类单晶中的位错占比，提高类单晶的少子寿命，提高铸造类单晶的整体质量。

Description

一种类单晶籽晶的铺底方法

技术领域

本发明属于光伏电池技术领域，特别是涉及一种类单晶籽晶的铺底方法。

背景技术

能源和环境是当今世界广泛关注的两大问题，太阳能作为一种可再生的绿色能源已经成为人们开发和研究的焦点。目前世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮，太阳能电池技术得到了快速的发展。类单晶技术是基于多晶铸锭的工艺，使用单晶籽晶，获得外观和电性能均类似单晶的多晶硅片。类单晶是从单晶籽晶位置开始生长的，因此，籽晶的铺设方法成为影响长成的单晶的品质的关键因素。

目前铸造类单晶存在的主要技术难点为单晶占比较少和位错延伸快，在铸锭工艺保持不变的情况下，增加铺底类单晶籽晶的面积能有效的提高铸造类单晶中的单晶占比；同时晶界能有效的阻止铸造类单晶中的位错延伸，因此增加类单晶籽晶面积的同时引入更多的晶界能有效的解决单晶占比少和位错延伸快的技术难点。目前，类单晶籽晶的铺底过程为使用36块完整的单晶籽晶平整的铺在坩埚底部，铺底完成后，正常装料和投炉。该方案中，由于籽晶和坩埚壁之间的空隙较大，因此，铸锭过程中，空隙处形核导致多晶生成。随着晶体的生长，多晶侵蚀单晶部分，导致铸造类单晶中的单晶占比较低，同时由于类单晶籽晶中的晶界较少，导致铸造类单晶中的缺陷较多，降低了铸造类单晶的质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种类单晶籽晶的铺底方法，能够避免铸造类单晶过程中的位错延伸，降低铸造类单晶中的位错占比，提高类单晶的少子寿命，提高铸造类单晶的整体质量。

本发明提供的一种类单晶籽晶的铺底方法，包括：

在坩埚底部铺设类单晶籽晶，形成类单晶籽晶区域；

在所述类单晶籽晶区域与所述坩埚之间的缝隙中紧邻所述类单晶籽晶铺设具有预设厚度的单晶窄条，所述单晶窄条与所述坩埚之间具有预设间距。

优选的，在上述类单晶籽晶的铺底方法中，所述预设厚度的范围为6mm至12mm。

优选的，在上述类单晶籽晶的铺底方法中，所述单晶窄条与所述类单晶籽晶的高度差小于2mm。

优选的，在上述类单晶籽晶的铺底方法中，所述预设间距的范围为20mm至30mm。

优选的，在上述类单晶籽晶的铺底方法中，所述在坩埚底部铺设类单晶籽晶，形成类单晶籽晶区域之前，还包括：

将类单晶籽晶截断，形成所述单晶窄条；

对所述单晶窄条和所述类单晶籽晶进行表面抛光。

优选的，在上述类单晶籽晶的铺底方法中，所述对所述单晶窄条和所述类单晶籽晶进行表面抛光包括：

利用纯水清洗所述单晶窄条和所述类单晶籽晶；

利用硝酸和氢氟酸的混合液对所述单晶窄条和所述类单晶籽晶抛光3分钟至5分钟；

利用纯水清洗去除所述单晶窄条和所述类单晶籽晶表面残留的酸液。

通过上述描述可知，本发明提供的上述类单晶籽晶的铺底方法，由于包括在坩埚底部铺设类单晶籽晶，形成类单晶籽晶区域；在所述类单晶籽晶区域与所述坩埚之间的缝隙中紧邻所述类单晶籽晶铺设具有预设厚度的单晶窄条，所述单晶窄条与所述坩埚之间具有预设间距，通过单晶窄条的引入，使得类单晶籽晶区域和坩埚壁的空隙减少，有效的减少了多晶的产生和多晶对铸造类单晶的侵蚀，提高了铸造类单晶中的单晶占比，而且通过单晶窄条的引入增加了铸造类单晶籽晶中的晶界，阻止铸造类单晶中的位错的延伸，提高了铸造类单晶的少子寿命，提高铸造类单晶的整体质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种类单晶籽晶的铺底方法的示意图；

图2为本申请提供的类单晶籽晶铺底示意图；

图3为利用类单晶籽晶制作单晶窄条的示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想在于提供一种类单晶籽晶的铺底方法，能够避免铸造类单晶过程中的位错延伸，降低铸造类单晶中的位错占比，提高类单晶的少子寿命，提高铸造类单晶的整体质量。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供的第一种类单晶籽晶的铺底方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种类单晶籽晶的铺底方法的示意图，该方法包括如下步骤：

S1：在坩埚底部铺设类单晶籽晶，形成类单晶籽晶区域；

S2：在所述类单晶籽晶区域与所述坩埚之间的缝隙中紧邻所述类单晶籽晶铺设具有预设厚度的单晶窄条，所述单晶窄条与所述坩埚之间具有预设间距。

具体的，如图2所示，图2为本申请提供的类单晶籽晶铺底示意图，可见类单晶籽晶区域1与坩埚2之间具有缝隙，将单晶窄条3紧邻该类单晶籽晶区域1铺设到该缝隙中，至少在类单晶籽晶区域1的一条边铺设即可实现本方案的目的，当然一般都是在四条边均铺设，这样能够取得更好的效果，而且此次需要强调的是，单晶窄条3与坩埚2之间必须保留足够的间距，这样才能避免铸锭过程中硅料凝固膨胀撑破坩埚，而且单晶窄条3与类单晶籽晶的高度差要尽量小，才能够既保证与类单晶籽晶同步熔化长晶避免多晶的出现，又不会承受上部硅料较大的挤压，铺设完成之后进行正常的装料和铸锭操作。

通过上述描述可知，本申请实施例提供的第一种类单晶籽晶的铺底方法，由于包括在坩埚底部铺设类单晶籽晶，形成类单晶籽晶区域；在所述类单晶籽晶区域与所述坩埚之间的缝隙中紧邻所述类单晶籽晶铺设具有预设厚度的单晶窄条，所述单晶窄条与所述坩埚之间具有预设间距，通过单晶窄条的引入，使得类单晶籽晶区域和坩埚壁的空隙减少，有效的减少了多晶的产生和多晶对铸造类单晶的侵蚀，提高了铸造类单晶中的单晶占比，而且通过单晶窄条的引入增加了铸造类单晶籽晶中的晶界，阻止铸造类单晶中的位错的延伸，提高了铸造类单晶的少子寿命，提高铸造类单晶的整体质量。

本申请实施例提供的第二种类单晶籽晶的铺底方法，是在上述第一种类单晶籽晶的铺底方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述预设厚度的范围为6mm至12mm。

需要说明的是，使用块状的类单晶籽晶铺底时，类单晶籽晶和坩埚内壁之间需要留有一定的空隙，在铸锭融化过程中，熔融硅料下渗，在坩埚底部凝固，体积增大，会挤压到坩埚，如果块状籽晶和坩埚内壁之间没有空隙，则硅料凝固，体积增大，导致撑破坩埚，造成坩埚破裂，形成溢流，目前一般的铸锭用的坩埚内径为1000mm左右，单块籽晶边长为156mm，铺底时，单排使用6块籽晶，6*156mm＝936mm，边部使用单晶窄条后，籽晶宽度为936+2*(6-12)＝948-960mm，铺底后，籽晶和坩埚内壁之间还有约20-30mm的空隙，将单晶窄条设置厚度为6mm至12mm，使得底部单晶籽晶面积增大的同时，籽晶又不会和坩埚内壁接触，避免了因硅料凝固膨胀导致的坩埚撑破现象的发生，确保了铸锭的安全性。

本申请实施例提供的第三种类单晶籽晶的铺底方法，是在上述第二种类单晶籽晶的铺底方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述单晶窄条与所述类单晶籽晶的高度差小于2mm。

需要说明的是，单晶窄条和类单晶籽晶的高度尽量保持一致为好，1-2mm的误差范围可以允许，如果单晶窄条的高度高于类单晶籽晶，在装料过程中，受到上部硅料的挤压，单晶窄条对坩埚的压力较大，对坩埚不利；如果类单晶籽晶的高度高于单晶窄条，在铸锭过程中，由于铺底的籽晶是部分融化的，若单晶窄条高度太小，则可能会出现单晶窄条都未被融化就进入长晶阶段了，未在单晶窄条上形核，导致多晶的生成，单晶窄条就不能起到任何作用。

本申请实施例提供的第四种类单晶籽晶的铺底方法，是在上述第三种类单晶籽晶的铺底方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述预设间距的范围为20mm至30mm。

需要说明的是，这种预设间距是与采用的单晶窄条的厚度相关联的，当单晶窄条的厚度发生变化时，这种预设间距也会发生变化，此处并不做限制。

本申请实施例提供的第五种类单晶籽晶的铺底方法，是在上述第一种至第四种类单晶籽晶的铺底方法中任一种的基础上，还包括如下技术特征：

所述在坩埚底部铺设类单晶籽晶，形成类单晶籽晶区域之前，还包括：

参考图3，图3为利用类单晶籽晶制作单晶窄条的示意图，将类单晶籽晶4沿着切割线5截断，形成所述单晶窄条；

对所述单晶窄条和所述类单晶籽晶进行表面抛光。

采用的类单晶籽晶可以是边长为156mm且高度为20mm至30mm的无位错外观质量好的籽晶，每次铺设36块所述类单晶籽晶于一个坩埚底部，利用本实施例的这种方式形成的单晶窄条的高度和边长保持与类单晶籽晶相同，更加便于铺设，效果更好，而且当在类单晶籽晶区域的四周均铺设所述单晶窄条时，需要的单晶窄条的数量为24个，这样在尽可能增加单晶籽晶面积的同时，也在增加引入的晶界，这样就能最大化的使铸造类单晶的单晶面积增大和减少位错的延伸，进一步确保铸造类单晶的质量。

本申请实施例提供的第六种类单晶籽晶的铺底方法，是在上述第五种类单晶籽晶的铺底方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述对所述单晶窄条和所述类单晶籽晶进行表面抛光包括：

利用纯水清洗所述单晶窄条和所述类单晶籽晶；

利用硝酸和氢氟酸的混合液对所述单晶窄条和所述类单晶籽晶抛光3分钟至5分钟；

利用纯水清洗去除所述单晶窄条和所述类单晶籽晶表面残留的酸液。

需要说明的是，籽晶切割过程中，使用金刚线或者带锯进行切割的过程中，籽晶表面会残留金属物质，而且籽晶表面损伤较大，因此需要将切割完的籽晶进行表面抛光，在去除表面金属残留的同时去除籽晶的表面损伤，这样能确保制作的籽晶无污染，且质量良好，是奠定高质量铸造类单晶的基础。抛光时，先将籽晶装入抛光工装中，然后使用纯水清洗籽晶表面的脏污，再将装籽晶的工装放入硝酸+氢氟酸的清洗槽内，抛光3-5min，酸抛光完成后，使用纯水清洗，去除表面的酸液残留；最后烘干，打包，完成籽晶的抛光工序。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种类单晶籽晶的铺底方法，其特征在于，包括：

在坩埚底部铺设类单晶籽晶，形成类单晶籽晶区域；

在所述类单晶籽晶区域与所述坩埚之间的缝隙中紧邻所述类单晶籽晶铺设具有预设厚度的单晶窄条，所述单晶窄条与所述坩埚之间具有预设间距。

2.根据权利要求1所述的类单晶籽晶的铺底方法，其特征在于，所述预设厚度的范围为6mm至12mm。

3.根据权利要求2所述的类单晶籽晶的铺底方法，其特征在于，所述单晶窄条与所述类单晶籽晶的高度差小于2mm。

4.根据权利要求3所述的类单晶籽晶的铺底方法，其特征在于，所述预设间距的范围为20mm至30mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的类单晶籽晶的铺底方法，其特征在于，所述在坩埚底部铺设类单晶籽晶，形成类单晶籽晶区域之前，还包括：

将类单晶籽晶截断，形成所述单晶窄条；

对所述单晶窄条和所述类单晶籽晶进行表面抛光。

6.根据权利要求5所述的类单晶籽晶的铺底方法，其特征在于，所述对所述单晶窄条和所述类单晶籽晶进行表面抛光包括：

利用纯水清洗所述单晶窄条和所述类单晶籽晶；

利用硝酸和氢氟酸的混合液对所述单晶窄条和所述类单晶籽晶抛光3分钟至5分钟；

利用纯水清洗去除所述单晶窄条和所述类单晶籽晶表面残留的酸液。