CN108950682A - 多晶铸锭方法 - Google Patents

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白枭龙
张涛
汪沛渊
欧子杨
晏文勇
李省平
金浩
邓清香
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Zhejiang Jinko Solar Co Ltd
Jinko Solar Co Ltd
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Zhejiang Jinko Solar Co Ltd
Jinko Solar Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B28/00—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B28/04—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids
    • C30B28/06—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by normal freezing or freezing under temperature gradient
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

Abstract

本发明提供了一种多晶铸锭方法，包括：S1，制备籽晶：将具有第一晶向的单晶硅棒切成第一预设厚度的单晶硅片，所述第一晶向为[100]晶向或[111]晶向；对所述单晶硅片进行线切割，切割完成并去掉带边皮的小块，即得到籽晶条，所述籽晶条的高度方向为所述第一晶向；S2，铺底装料：将所述籽晶条在坩埚底部铺成籽晶阵列，形成籽晶层，然后装入硅原料和掺杂剂，投炉准备铸锭；S3，铸锭工艺：将炉膛抽成真空，使用半熔工艺使所述硅原料熔化并保留第二预设厚度的所述籽晶层，通过热场和工艺控制使熔化的硅液从所述籽晶层逐渐向上结晶生长，完成长晶并退火，最后冷却出炉。本发明能够同时满足碱制绒和晶界抑制位错，提升光电转换效率。

Description

多晶铸锭方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种多晶铸锭方法。
背景技术
随着温室效应的愈加明显，生态环境愈来愈受到人们的重视。太阳能行业作为清节能源产业之一，现阶段正在飞速的发展，其中以硅电池的应用最为广泛，其中，多晶铸锭技术由于其成本低、产能高迅速占领光伏市场。
目前铸锭硅片主要有两种：一种是市场占有率高的高效多晶硅片，另一种是处于研发或中试阶段的铸造准单晶硅片，准单晶又称类单晶、铸锭单晶等，是通过在坩埚底部铺设单晶籽晶块来诱导硅晶体生长的，是一种同质诱导的方式。
其中，铸造高效多晶由于晶粒尺寸小，大量晶界可以抑制位错缺陷增殖，而具有比普通多晶电池效率高的优势；但其晶向杂乱，需要配合酸制绒或者MCT黑硅制绒工艺，无法使用碱制绒，导致绒面反射率高。而铸造准单晶可以使用碱制绒工艺，但由于缺少晶界抑制位错，导致铸锭过程中位错快速增殖。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种多晶铸锭方法，以同时满足碱制绒和晶界抑制位错。
一种多晶铸锭方法，包括以下步骤：
S1，制备籽晶：
将具有第一晶向的单晶硅棒切成第一预设厚度的单晶硅片，所述第一晶向为[100]晶向或[111]晶向；
对所述单晶硅片进行线切割，切割完成并去掉带边皮的小块，即得到籽晶条，所述籽晶条的高度方向为所述第一晶向；
S2，铺底装料：
将所述籽晶条在坩埚底部铺成籽晶阵列，形成籽晶层，然后装入硅原料和掺杂剂，投炉准备铸锭；
S3，铸锭工艺：
将炉膛抽成真空，使用半熔工艺使所述硅原料熔化并保留第二预设厚度的所述籽晶层，通过热场和工艺控制使熔化的硅液从所述籽晶层逐渐向上结晶生长，完成长晶并退火，最后冷却出炉。
根据本发明提供的多晶铸锭方法，从籽晶制作环节制备了具有第一晶向的籽晶，能够引入大量晶界，以抑制位错增殖，同时使用铸造准单晶生长的热场条件，最终铸锭得到具有第一晶向的高效多晶硅锭，由于第一晶向为[100]晶向或[111]晶向，因此能够使用碱制绒，使用碱制绒可以降低绒面的反射率，从而提升多晶的光电转换效率。
另外，根据本发明上述的多晶铸锭方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述第一预设厚度为20～30mm。
进一步地，所述第一预设厚度为25mm。
进一步地，所述对所述单晶硅片进行线切割的步骤中，使用正方形布线对所述单晶硅片进行线切割。
进一步地，所述正方形布线的尺寸为6mm*6mm～10mm*10mm。
进一步地，所述正方形布线的尺寸为8mm*8mm。
进一步地，所述第二预设厚度为5～20mm。
进一步地，所述第二预设厚度为10mm。
进一步地，所述将所述籽晶条在坩埚底部铺成籽晶阵列的步骤中，使用平铺的方式将所述籽晶条在坩埚底部铺成籽晶阵列的。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例的多晶铸锭方法中单晶硅棒和单晶硅片的示意图；
图2为本发明实施例的多晶铸锭方法中对单晶硅片进行线切割的示意图；
图3为本发明实施例的多晶铸锭方法中对籽晶条铺底的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明的实施例提供了一种多晶铸锭方法，包括以下步骤：
S1，制备籽晶：
请参阅图1，将具有第一晶向的单晶硅棒切成第一预设厚度的单晶硅片，所述第一晶向为[100]晶向或[111]晶向，第一预设厚度优选为20～30mm，具体在本实施例中，所述第一预设厚度为25mm，所述第一晶向为[100]晶向。
请参阅图2，对所述单晶硅片进行线切割，切割完成并去掉带边皮的小块，即得到形状规则的籽晶条，所述籽晶条的高度方向为所述第一晶向。优选的，使用正方形布线对所述单晶硅片进行线切割。所述正方形布线的尺寸优选为6mm*6mm～10mm*10mm。具体在本实施例中，所述正方形布线的尺寸为8mm*8mm，因此得到籽晶条的尺寸为8mm*8mm*25mm，高度方向[100]晶向。
S2，铺底装料：
请参阅图3，将所述籽晶条在坩埚底部铺成籽晶阵列，形成籽晶层，具体使用平铺的方式将所述籽晶条在坩埚底部铺成籽晶阵列的，然后装入硅原料和掺杂剂，投炉准备铸锭。
S3，铸锭工艺：
将炉膛抽成真空，使用半熔工艺使所述硅原料熔化并保留第二预设厚度的所述籽晶层，通过热场和工艺控制使熔化的硅液从所述籽晶层逐渐向上结晶生长，完成长晶并退火，最后冷却出炉。其中，第二预设厚度优选为5～20mm，具体在本实施例中，第二预设厚度为10mm，即保证保留10mm厚的籽晶层。
根据本发明提供的多晶铸锭方法，从籽晶制作环节制备了具有第一晶向的籽晶，能够引入大量晶界，以抑制位错增殖，同时使用铸造准单晶生长的热场条件，最终铸锭得到具有第一晶向的高效多晶硅锭，由于第一晶向为[100]晶向或[111]晶向，因此能够使用碱制绒，使用碱制绒可以降低绒面的反射率，从而提升多晶的光电转换效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种多晶铸锭方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，制备籽晶：
将具有第一晶向的单晶硅棒切成第一预设厚度的单晶硅片，所述第一晶向为[100]晶向或[111]晶向；
对所述单晶硅片进行线切割，切割完成并去掉带边皮的小块，即得到籽晶条，所述籽晶条的高度方向为所述第一晶向；
S2，铺底装料：
将所述籽晶条在坩埚底部铺成籽晶阵列，形成籽晶层，然后装入硅原料和掺杂剂，投炉准备铸锭；
S3，铸锭工艺：
将炉膛抽成真空，使用半熔工艺使所述硅原料熔化并保留第二预设厚度的所述籽晶层，通过热场和工艺控制使熔化的硅液从所述籽晶层逐渐向上结晶生长，完成长晶并退火，最后冷却出炉。
2.根据权利要求1所述的多晶铸锭方法，其特征在于，所述第一预设厚度为20～30mm。
3.根据权利要求2所述的多晶铸锭方法，其特征在于，所述第一预设厚度为25mm。
4.根据权利要求1所述的多晶铸锭方法，其特征在于，所述对所述单晶硅片进行线切割的步骤中，使用正方形布线对所述单晶硅片进行线切割。
5.根据权利要求4所述的多晶铸锭方法，其特征在于，所述正方形布线的尺寸为6mm*6mm～10mm*10mm。
6.根据权利要求5所述的多晶铸锭方法，其特征在于，所述正方形布线的尺寸为8mm*8mm。
7.根据权利要求1所述的多晶铸锭方法，其特征在于，所述第二预设厚度为5～20mm。
8.根据权利要求7所述的多晶铸锭方法，其特征在于，所述第二预设厚度为10mm。
9.根据权利要求1所述的多晶铸锭方法，其特征在于，所述将所述籽晶条在坩埚底部铺成籽晶阵列的步骤中，使用平铺的方式将所述籽晶条在坩埚底部铺成籽晶阵列的。
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