晶种的铺设方法及类单晶晶锭的制作方法技术

本发明专利技术提供一种晶种的铺设方法，包括铺设拼接晶种层于长晶容器的底部。上述拼接晶种层包括单晶块及单晶挡片，单晶块经配置位于长晶容器的底部且彼此不接触，单晶挡片分别夹设于相邻单晶块之间的间隙并分别与相邻单晶块接触，且单晶挡片的宽度小于单晶块的宽度。单晶块的晶向相同且朝向同一方向，单晶挡片的主要晶向与单晶块的主要晶向相同，且各单晶挡片的次要晶向与单晶块的次要晶向分别具有不为0度的夹角。本发明专利技术提供一种类单晶晶锭制作方法，包括形成熔汤于拼接晶种层上，以及冷却熔汤以使晶粒由拼接晶种层上成长以形成类单晶晶锭。

Laying method of crystal seeds and production method of quasi crystalline ingot

The invention provides a seed laying method, including paving mosaic crystal seed layer on the bottom of the container Changjing. The mosaic seed layer comprises a single crystal block and single crystal plate, single crystal block is configured in the crystal growth and the bottom of the container does not contact each other, single piece are respectively arranged between adjacent clamp gap crystal blocks and respectively contact with adjacent crystal blocks, and the single crystal blocking sheet width less than the width of the single block. Single block crystal to the same and toward the same direction, single block piece main crystal to crystal and crystal blocks to the same, and each single piece of crystal to single crystal blocks and secondary secondary crystal to respectively have not 0 degrees. The invention provides a method for producing a single crystalline ingot, which comprises forming a melting soup on a spliced seed layer, and cooling the melting soup to make the grain grow from the spliced seed layer to form a single crystalline ingot.

【技术实现步骤摘要】
晶种的铺设方法及类单晶晶锭的制作方法
本专利技术是关于一种晶种的铺设方法及类单晶晶锭的制作方法。
技术介绍
太阳能电池是一种通过吸收太阳光并利用光伏效应(photovoltaiceffect)进行光电转换以产生电能的光电组件。目前太阳能电池的材料大部份都是以硅材为主，主要是因硅材为目前地球上最容易取到的第二多元素，其具有材料成本低廉、没有毒性、稳定性高等优点，且其在半导体的应用上已有深厚的基础。目前硅材料中应用最普遍的是晶体硅材料，包括单晶硅和多晶硅两大类，其中单晶硅晶锭主要是以拉晶法(Czochralskimethod,CZmethod)或浮动区域法(floatingzonemethod,FZmethod)加以备制，而多晶硅晶锭主要是以定向凝固法(DirectionalSolidificationmethod)加以备制。相较于单晶硅的制备方法，定向凝固法所生产的多晶硅晶锭具有制程简单、生产成本低以及具有较大晶锭尺寸等优点而广泛地被应用。相较于单晶硅晶锭，多晶硅晶锭虽然制作成本较低，但多晶硅晶锭中存在大量的晶界和位错缺陷，故导致多晶硅太阳能电池的光电转换效率不如单晶硅太阳能电池。因此，兼顾生产成本与光电转换效率成为多晶硅太阳能电池发展上的重要挑战。
技术实现思路
本专利技术一实施例提供一种晶种的铺设方法，包括铺设一拼接晶种层于一长晶容器的底部。上述拼接晶种层包括多个单晶块以及多个单晶挡片，单晶块经配置而位于长晶容器的底部且彼此不接触，单晶挡片分别夹设于相邻的单晶块之间的间隙并分别与相邻的单晶块接触，且单晶挡片的宽度小于单晶块的宽度。单晶块的晶向相同且朝向同一方向，单晶挡片的主要晶向与单晶块的主要晶向相同，且各单晶挡片的次要晶向与单晶块的次要晶向分别具有一不为0度的夹角。本专利技术的另一实施例提供一种类单晶晶锭的制作方法，包括铺设一拼接晶种层于一长晶容器的底部、形成一熔汤于拼接晶种层上，以及冷却熔汤以使晶粒由拼接晶种层上成长以形成一类单晶晶锭。上述拼接晶种层包括多个单晶块以及多个单晶挡片，单晶块经配置而位于长晶容器的底部且彼此不接触，单晶挡片分别夹设于相邻的单晶块之间的间隙并分别与相邻的单晶块接触，且单晶挡片的宽度小于单晶块的宽度。单晶块的晶向相同且朝向同一方向，单晶挡片的主要晶向与单晶块的主要晶向相同，且各单晶挡片的次要晶向与单晶块的次要晶向分别具有一不为0度的夹角。本专利技术的方法利用拼接晶种层制作类单晶晶锭，其中拼接晶种层包括单晶块与单晶挡片，且单晶挡片的主要晶向与单晶块的主要晶向相同但各单晶挡片的次要晶向与单晶块的次要晶向分别具有一不为0度的夹角，因此可抑制相邻的单晶块所成长出的晶锭之间产生晶界与位错，进而大幅减少缺陷面积比。附图说明由以下详细说明与附随图式得以最佳了解本申请案揭示内容的各方面。注意，根据产业的标准实施方式，各种特征并非依比例绘示。实际上，为了清楚讨论，可任意增大或缩小各种特征的尺寸；图1至图4是本专利技术一实施例晶种的铺设方法示意图；图5A是本专利技术一实施例单晶块的主要晶向与次要晶向的示意图；图5B是本专利技术一实施例单晶挡片的主要晶向与次要晶向的示意图；图6至图9是本本专利技术一实施例类单晶晶锭的制作方法示意图；图10是本专利技术一实施例晶种的铺设方法示意图；图11至图14是本专利技术另一实施例类单晶晶锭的制作方法；图15是本本专利技术一变化实施例晶种的铺设方法；图16是本专利技术又一实施例晶种的铺设方法；图17是本专利技术实施例与对照例分别制作出的类单晶硅晶锭的缺陷面积比与晶锭高度的关系图。符号说明：10、长晶容器；12、拼接晶种层；12A、单晶块；12B、单晶挡片；12B1、单晶挡片；12B2、单晶挡片；12G、间隙；A、主要晶向；B1、次要晶向；B2、次要晶向；14、熔汤；16、类单晶晶锭；V、长晶方向；12C、第一外围挡片；12D、第二外围挡片；12E、第三外围挡片。具体实施方式本专利技术的一些实施例揭露一种晶种的铺设方法，包括铺设由单晶块与单晶挡片所组合成的拼接晶种层于长晶容器的底部，其中单晶块经配置而位于长晶容器的底部且彼此不接触，且单晶块的晶向相同且朝向同一方向，而单晶挡片配置于相邻的单晶块之间的间隙并与相邻的单晶块接触，且单晶挡片的宽度小于单晶块的宽度。单晶挡片的主要晶向与单晶块的主要晶向相同但单晶挡片的次要晶向与单晶块的次要晶向具有一不为0度的夹角。本专利技术的另一些实施例揭露一种类单晶晶锭的制作方法，其利用前述拼接的单晶晶种层以铸锭方式制作出类单晶(monocrystalline-like，或称为近单晶、准单晶)晶锭。进一步说明，本案的方法是利用拼接单晶硅作为晶种，并使用类似多晶硅晶锭的铸锭技术例如定向凝固法的制作方法，以制作出类单晶晶锭，因此其制作成本与多晶晶锭的制作成本接近，且制作出的类单晶晶锭具有与单晶晶锭类似的质量与特性。在专利技术类单晶晶锭的制作方法中，拼接晶种层的单晶块具有相同的晶向(例如{100}晶向)且朝向同一方向，因此由单晶块所成长出的晶锭也会是单晶且其晶向会朝向相同的方向。另一方面，单晶挡片的主要晶向与单晶块的主要晶向相同，因此由单晶挡片所成长出的晶锭与单晶块所成长出的晶锭会具有相同的成长速度，但由于两者的次要晶向朝向不同的方向，因此单晶挡片具有抑制晶界与位错产生的作用，可以减少长晶过程中缺陷的数量，因此可以提升晶锭的光电转换效率。简而言之，本专利技术方法所备制出的类单晶晶锭，兼顾单晶晶锭的低缺陷、可利用碱性溶液进行湿蚀刻以形成粗糙化表面与可利用钻石切割线(diamondwire)进行切割等优点以及多晶晶锭的低成本优势，因此可加速太阳能电池的发展进程。请参考图1至图4。图1至图4是本专利技术一实施例的晶种的铺设方法，其中图1与图3是以俯视图形式绘示，而图2是沿图1的剖面线1-1绘示的剖面示意图，图4是沿图3的剖线2-2绘示的剖面示意图。如图1与图2所示，首先提供一长晶容器10。长晶容器10可以是坩埚或其它耐热材质例如石英、石墨、氮化硅或碳化硅构成的模具。长晶容器10的尺寸(包括底部面积及高度)及形状可视欲制作的晶锭的尺寸与形状加以调整。在本实施例中，长晶容器10为一方形槽体，可用以制作具有长方柱状体的晶锭。在其它实施例中，长晶容器10也可具有其它形状，例如圆柱槽体或其它几何形状的槽体。如图3与图4所示，接着铺设一拼接晶种层12于长晶容器10的底部，其中拼接晶种层12包括多个单晶块12A以及多个单晶挡片12B。单晶块12A经配置而位于长晶容器10的底部，其中单晶块12A的数目、长度、宽度、厚度与形状等可以视长晶容器10的底部面积、单晶块12A的备制方式或其它因素考虑而加以调整。本实施例以四块具有相同面积的正方形单晶块拼接成2*2矩阵图案为范例说明，但不以此为限。在其它实施例中，可利用其它数目或形状的单晶块拼接成任意的图案，例如5*5矩阵图案、6*6矩阵图案、饼图案或其它图案。在一些实施例中，单晶块12A可由拉晶法或浮动区域法所制作出的单晶柱体所切割而获致，但不以此为限。本实施例的单晶块12A具有相同的晶向(例如{100}晶向)，但不以此为限，且单晶块12A在铺设在长晶容器10的底部时经配置而使得所有的单晶块12A的晶向朝向同一方向。此外，单晶块12A彼此不接触，也就是说，任两相邻的单晶块12A的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶种的铺设方法，其特征在于，包括：铺设一拼接晶种层于一长晶容器的底部，其中所述拼接晶种层包括多个单晶块以及多个单晶挡片，所述单晶块经配置而位于所述长晶容器的底部且彼此不接触，所述单晶挡片分别夹设于相邻的所述单晶块之间的间隙并分别与相邻的至少一所述单晶块接触，所述单晶挡片的宽度小于所述单晶块的宽度，所述单晶块的晶向相同且朝向同一方向，所述单晶挡片的主要晶向与所述单晶块的主要晶向相同，且各所述单晶挡片的次要晶向与所述单晶块的次要晶向分别具有一不为0度的夹角。

【技术特征摘要】
2016.08.04 TW 1051247461.一种晶种的铺设方法，其特征在于，包括：铺设一拼接晶种层于一长晶容器的底部，其中所述拼接晶种层包括多个单晶块以及多个单晶挡片，所述单晶块经配置而位于所述长晶容器的底部且彼此不接触，所述单晶挡片分别夹设于相邻的所述单晶块之间的间隙并分别与相邻的至少一所述单晶块接触，所述单晶挡片的宽度小于所述单晶块的宽度，所述单晶块的晶向相同且朝向同一方向，所述单晶挡片的主要晶向与所述单晶块的主要晶向相同，且各所述单晶挡片的次要晶向与所述单晶块的次要晶向分别具有一不为0度的夹角。2.根据权利要求1所述的铺设方法，其特征在于，各所述单晶挡片的次要晶向与所述单晶块的次要晶向的夹角介于1度至40度之间。3.根据权利要求1所述的铺设方法，其特征在于，所述单晶块与所述单晶挡片的主要晶向为100。4.根据权利要求1所述的铺设方法，其特征在于，所述单晶块与所述单晶挡片的材料包括硅。5.根据权利要求1所述的铺设方法，其特征在于，所述单晶挡片的宽度与所述单晶块的宽度的比值介于0.32％与2.82％之间。6.根据权利要求1所述的铺设方法，其特征在于，所述单晶挡片的宽度介于0.5mm与4mm之间。7.根据权利要求1所述的铺设方法，其特征在于，所述单晶挡片的面积与所述长晶容器的底部面积的比值介于2％与20％之间。8.根据权利要求1所述的铺设方法，其特征在于，两相邻的所述单晶块之间的间隙内铺设有两个或以上的所述单晶挡片。9.根据权利要求1所述的铺设方法，其特征在于，所述拼接晶种层包括：一第一外围挡片，其铺设于所述长晶容器的底部且位于所述长晶容器的内壁与所述单晶块之间；以及一第二外围挡片，其铺设于所述长晶容器的底部且位于所述长晶容器的内壁与所述第一外围挡片之间。10.根据权利要求9所述的铺设方法，其特征在于，所述第一外围挡片为单晶结构，其主要晶向与所述单晶块的主要晶向相同，所述第一外围挡片的次要晶向与所述单晶块的次要晶向具有一第二夹角，且所述第二夹角介于1度至40度之间。11.根据权利要求9所述的铺设方法，其特征在于，所述第二外围挡片为单晶结构，其主要晶向与所述单晶块的主要晶向相同，所述第二外围挡片的次要晶向与所述第一外围挡片的次要晶向具有一第三夹角，且所述第三夹角为36.8度。12.根据权利要求9所述的铺设方法，其特征在于，所述拼接晶种层还包括一第三外围挡片，设置于所述第一外围挡片与所述第二外围挡片之间，所述第三外围挡片为单晶结构，其主要晶向与所述单晶块的主要晶向相同，所述第三外围挡片的次要晶向与所述第一外围挡片的次要晶向具有一第四夹角，且所述第四夹角为36.8度。13.一种类单晶晶锭的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝崇文，翁敬闳，杨承叡，张元啸，杨瑜民，余文怀，施英汝，许松林，
申请(专利权)人：中美矽晶制品股份有限公司，蓝崇文，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71