单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法。单晶硅锭的制备方法包括如下步骤：提供坩埚和籽晶，籽晶沿垂直于晶体生长方向的尺寸小于210mm；在坩埚的底部铺设至少四个籽晶，相邻两个籽晶相互抵接，得到籽晶单元；籽晶单元沿垂直于晶体生长方向的尺寸不小于210mm；在籽晶单元上面装硅料，之后依次经过加热阶段、熔化阶段、长晶阶段、退火阶段与冷却阶段，脱模之后得到铸造单晶硅锭；以及按照预设尺寸沿垂直于坩埚底部的方向对铸造单晶硅锭进行切割，得到至少一个单晶硅锭，单晶硅锭沿垂直于晶体生长方向的尺寸不小于210mm。本发明专利技术的上述单晶硅锭的制备方法能够大幅降低生产成本，有利于应用。

【技术实现步骤摘要】
单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法
本专利技术涉及硅片
，特别是涉及一种单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法。
技术介绍
目前太阳能用硅片的尺寸主要有156/158/166等，随着尺寸的增大，单位产能上升，相应的制造成本下降。特别是210尺寸，单张硅片面积相比156增加80％，单张硅片的制成的电池功率增加了80％，电池的单位成本下降25.5％，组件成本可以降低16.8％，电站的BOS系统成本可以降低12％。因此对降低光伏发电成本具有重要意义，可以预计未来3～5年，210mm等大尺寸的硅片将成为主流的硅片。传统的单晶硅锭或者单晶硅片的制备方法为直拉法，然而，若采用直拉法拉制210mm的方片，圆棒尺寸将达到300mm，也即是12inh大晶圆。而现有的单晶炉尺寸小，需要投资新的单晶炉，导致拉制成本高。
技术实现思路
基于此，有必要针对如何降低成本的问题，提供一种成本较低的单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法。一种单晶硅锭的制备方法，包括如下步骤：提供坩埚和籽晶，所述籽晶沿垂直于晶体生长方向的尺寸小于210mm；在坩埚的底部铺设至少四个所述籽晶，相邻两个所述籽晶相互抵接，得到籽晶单元；其中，所述籽晶单元沿垂直于晶体生长方向的尺寸不小于210mm；在所述籽晶单元上面装硅料，之后依次经过加热阶段、熔化阶段、长晶阶段、退火阶段与冷却阶段，脱模之后得到铸造单晶硅锭；以及按照预设尺寸沿垂直于坩埚底部的方向对所述铸造单晶硅锭进行切割，得到至少一个单晶硅锭，所述单晶硅锭沿垂直于晶体生长方向的尺寸不小于210mm。本专利技术的上述单晶硅锭的制备方法不需要单个大尺寸的籽晶，只需利用现有的铸锭炉，将小尺寸的籽晶拼接之后制备得到铸造单晶硅锭，之后切割即得大尺寸的单晶硅锭。与传统的单晶硅锭的制备方法相比，本专利技术的上述单晶硅锭的制备方法能够大幅降低生产成本，有利于应用。在其中一个实施例中，在熔化阶段之后、长晶阶段之前，所述籽晶单元部分熔化，部分熔化后的籽晶单元沿垂直于坩埚底部方向的厚度为原始厚度的1/3～1/2。在其中一个实施例中，加热阶段与熔化阶段的温度为1500℃～1540℃，加热阶段与熔化阶段的总时间为26h～30h；长晶阶段的温度为1400℃～1450℃，长晶阶段的时间为28h～32h；退火阶段的温度为1300℃～1350℃，冷却至350℃～450℃。在其中一个实施例中，相邻两个阶段之间的升降温采用梯度升降温，升降温过程中每个梯度的温度范围为1℃～5℃。在其中一个实施例中，所述单晶硅锭沿垂直于晶体生长方向的截面均为四边形，所述单晶硅锭沿垂直于晶体生长方向的长度和宽度均为210mm。在其中一个实施例中，所述籽晶单元包括成行成列排布的若干个籽晶，若干个所述籽晶沿垂直于晶体生长方向的截面均为四边形，若干个所述籽晶沿垂直于晶体生长方向的长度和宽度相同，均选自150mm、156mm与166mm中的一个。在其中一个实施例中，每行所述籽晶与每列所述籽晶的个数相同，均选自5、6和7中的一个。一种单晶硅锭，采用上述的单晶硅锭的制备方法制备得到。由于本专利技术的上述单晶硅锭的制备方法不需要单个大尺寸的籽晶，只需利用现有的铸锭炉，将小尺寸的籽晶拼接之后制备得到铸造单晶硅锭，之后切割即得大尺寸的单晶硅锭。因此，采用上述单晶硅锭的制备方法制备得到的单晶硅锭的生产成本低，有利于应用。一种铸造单晶硅片的制备方法，包括如下步骤：提供坩埚和籽晶，所述籽晶沿垂直于晶体生长方向的尺寸小于210mm；在坩埚的底部铺设至少四个所述籽晶，相邻两个所述籽晶相互抵接，得到籽晶单元；其中，所述籽晶单元沿垂直于晶体生长方向的尺寸不小于210mm；在所述籽晶单元上面装硅料，之后依次经过加热阶段、熔化阶段、长晶阶段、退火阶段与冷却阶段，脱模之后得到铸造单晶硅锭；按照预设尺寸沿垂直于坩埚底部的方向对所述铸造单晶硅锭进行切割，得到至少一个单晶硅锭，所述单晶硅锭沿垂直于晶体生长方向的尺寸不小于210mm；以及将所述单晶硅锭进行切片，即得铸造单晶硅片。本专利技术的上述铸造单晶硅片的制备方法不需要单个大尺寸的籽晶，只需利用现有的铸锭炉，将小尺寸的籽晶拼接之后制备得到铸造单晶硅锭，之后切割即得大尺寸的单晶硅锭，之后将大尺寸的单晶硅锭进行切片即得大尺寸的铸造单晶硅片。与传统的单晶硅片的制备方法相比，本专利技术的上述铸造单晶硅片的制备方法能够大幅降低生产成本，有利于应用。一种铸造单晶硅片，采用上述的铸造单晶硅片的制备方法制备得到。由于上述铸造单晶硅片的制备方法不需要单个大尺寸的籽晶，只需利用现有的铸锭炉，将小尺寸的籽晶拼接之后制备得到铸造单晶硅锭，之后切割即得大尺寸的单晶硅锭，之后将大尺寸的单晶硅锭进行切片即得大尺寸的铸造单晶硅片。因此，采用上述铸造单晶硅片的制备方法制备得到的铸造单晶硅片的生产成本低，有利于应用。附图说明图1为本专利技术一实施方式的单晶硅锭的制备方法的流程图；图2为本专利技术一实施方式的铸造单晶硅片的制备方法的流程图；图3为本专利技术实施例1的籽晶单元的排布示意图；图4为本专利技术实施例1的铸造单晶硅锭的示意图；图5为本专利技术实施例1的铸造单晶硅片的示意图；图6为本专利技术实施例2的籽晶单元的排布示意图；图7为本专利技术实施例2的铸造单晶硅锭的示意图；图8为本专利技术实施例2的铸造单晶硅片的示意图；图9为本专利技术实施例3的籽晶单元的排布示意图；图10为本专利技术实施例3的铸造单晶硅锭的示意图；图11为本专利技术实施例3的铸造单晶硅片的示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。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专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术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，不是旨在于限制本专利技术。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。请参见图1，本专利技术一实施方式的单晶硅锭的制备方法，包括如下步骤：S10、提供坩埚和籽晶，籽晶沿垂直于晶体生长方向的尺寸小于210mm。其中，坩埚为本领域常用的铸锭多晶硅或者单晶硅的坩埚，例如石英坩埚等。其中，籽晶是具有和所需晶体相同晶向的小晶体，是生长单晶的种子，也叫晶种。籽晶通常由直拉得到，籽晶沿垂直于晶体生长方向的尺寸小于210mm指的是，沿垂直于晶体生长方向上，籽晶任意一条边的长度小于210mm。其中，晶体生长方向指的是，制备本专利技术的单晶硅锭过程中晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶硅锭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n提供坩埚和籽晶，所述籽晶沿垂直于晶体生长方向的尺寸小于210mm；/n在坩埚的底部铺设至少四个所述籽晶，相邻两个所述籽晶相互抵接，得到籽晶单元；其中，所述籽晶单元沿垂直于晶体生长方向的尺寸不小于210mm；/n在所述籽晶单元上面装硅料，之后依次经过加热阶段、熔化阶段、长晶阶段、退火阶段与冷却阶段，脱模之后得到铸造单晶硅锭；以及/n按照预设尺寸沿垂直于坩埚底部的方向对所述铸造单晶硅锭进行切割，得到至少一个单晶硅锭，所述单晶硅锭沿垂直于晶体生长方向的尺寸不小于210mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅锭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供坩埚和籽晶，所述籽晶沿垂直于晶体生长方向的尺寸小于210mm；
在坩埚的底部铺设至少四个所述籽晶，相邻两个所述籽晶相互抵接，得到籽晶单元；其中，所述籽晶单元沿垂直于晶体生长方向的尺寸不小于210mm；
在所述籽晶单元上面装硅料，之后依次经过加热阶段、熔化阶段、长晶阶段、退火阶段与冷却阶段，脱模之后得到铸造单晶硅锭；以及
按照预设尺寸沿垂直于坩埚底部的方向对所述铸造单晶硅锭进行切割，得到至少一个单晶硅锭，所述单晶硅锭沿垂直于晶体生长方向的尺寸不小于210mm。


2.根据权利要求1所述的单晶硅锭的制备方法，其特征在于，在熔化阶段之后、长晶阶段之前，所述籽晶单元部分熔化，部分熔化后的籽晶单元沿垂直于坩埚底部方向的厚度为原始厚度的1/3～1/2。


3.根据权利要求1所述的单晶硅锭的制备方法，其特征在于，加热阶段与熔化阶段的温度为1500℃～1540℃，加热阶段与熔化阶段的总时间为26h～30h；
长晶阶段的温度为1400℃～1450℃，长晶阶段的时间为28h～32h；
退火阶段的温度为1300℃～1350℃，冷却至350℃～450℃。


4.根据权利要求1所述的单晶硅锭的制备方法，其特征在于，相邻两个阶段之间的升降温采用梯度升降温，升降温过程中每个梯度的温度范围为1℃～5℃。


5.根据权利要求1所述的单晶硅锭的制备方法，其特征在于，所述单晶硅锭沿垂直于晶体生长方向的截面均为四边形，所述单晶硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡动力，张华利，陈红荣，游达，张祥，
申请(专利权)人：江苏协鑫硅材料科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32