铸造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铸造单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法。铸造单晶硅锭的制备方法包括如下步骤：在容器的底部铺设回收单晶籽晶，形成单晶籽晶层；回收单晶籽晶自远离容器底部向靠近容器底部的方向为第一方向，第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同；在单晶籽晶层上装硅料，加热使硅料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，长晶之后得到铸造单晶硅锭。上述铸造单晶硅锭的制备方法，在长晶过程中改变了回收单晶籽晶中缺陷的生长方向，利用回收单晶籽晶中已有缺陷引导后续缺陷向与之前相反的方向扩展，实现了使用回收单晶籽晶生长的铸锭单晶硅锭的缺陷不再继续沿原方向扩展增殖，反而逐渐收窄甚至消失，提高了铸造单晶硅锭的良率。

【技术实现步骤摘要】
铸造单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法
本专利技术涉及太阳能光伏材料
，特别是涉及一种铸造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
太阳能光伏发电是目前发展最快的可持续能源利用的形式之一，近些年来在各国都得到了迅速的发展。目前，利用铸造法生产太阳能用单晶硅的方法受到了越来越多的关注。铸造单晶硅具有直拉单晶硅低缺陷的优点，并且可以通过碱制绒的方法形成金字塔型的织构，提高对光的吸收，从而提高转化效率；同时，铸造单晶硅也具有铸造多晶硅生产成本低，产量高的优点。因此，铸造单晶硅继承了直拉单晶硅和铸造多晶硅的优点，克服了两种方式各自的缺点，生产的单晶硅的质量接近直拉单晶硅。在不明显增加硅片成本的前提下，使电池转换效率提高1％以上。成为降低太阳能电池生产成本的重要途径。目前铸造单晶普遍采用直拉单晶方块作为籽晶，在籽晶上面生长铸造单晶方锭。由于直拉单晶作为铸造单晶籽晶的成本较高，所以铸造单晶生产厂家都对籽晶进行循环利用，直拉单晶方块籽晶称之为新籽晶。在新籽晶生长的硅锭上截取部分作为籽晶再次循环利用，这类单晶籽晶称为回收单晶籽晶。由于新单晶籽晶第一次使用后(以下简称回收单晶籽晶)会在内部产生位错缺陷，因此再次使用时铸造单晶会在回收单晶籽晶的位错缺陷处生长，位错缺陷也会随之生长增殖，导致铸造单晶硅锭的良率下降，质量降低。
技术实现思路
基于此，有必要针对如何提高铸造单晶硅锭的良率的问题，提供一种铸造单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法。一种铸造单晶硅锭的制备方法，包括如下步骤：在容器的底部铺设回收单晶籽晶，形成单晶籽晶层；其中，所述回收单晶籽晶自远离容器底部向靠近容器底部的方向为第一方向，所述第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同；在所述单晶籽晶层上装硅料，加热使硅料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，长晶之后得到铸造单晶硅锭。上述铸造单晶硅锭的制备方法，由于第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同，因此在长晶过程中改变了回收单晶籽晶中缺陷的生长方向，由于单晶籽晶中缺陷扩展有择优取向，利用回收单晶籽晶中已有缺陷引导后续缺陷向与之前相反的方向扩展，实现了使用回收单晶籽晶生长的铸锭单晶硅锭的缺陷不再继续沿原方向扩展增殖，反而逐渐收窄甚至消失，提高了铸造单晶硅锭的良率。在其中一个实施例中，在容器的底部铺设回收单晶籽晶的步骤为：切割成品铸造单晶硅锭的尾部，经过机械加工及清洗后，得到回收单晶籽晶；将所述回收单晶籽晶按照与原晶体生长方向相反的方向倒置铺设于容器的底部。在其中一个实施例中，所述单晶籽晶层的厚度为10mm～50mm。在其中一个实施例中，长晶过程中，辅以过冷度为0～50。在其中一个实施例中，加热使硅原料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，长晶之后得到铸造单晶硅锭的步骤为：对容器进行加热，使硅原料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，以形成液体层，至少保持与容器底部接触的部分单晶籽晶层为固态；控制容器内的热场，对液体层进行结晶形成结晶层，以使固液界面向远离容器底部的方向移动，完成铸造单晶硅锭的生长。在其中一个实施例中，所述单晶籽晶层包括若干个相互拼接的回收单晶籽晶，相邻所述回收单晶籽晶之间紧密接触。在其中一个实施例中，还包括对所述铸造单晶硅锭按照预设尺寸进行切割的步骤。一种铸造单晶硅锭，由上述任一实施例的铸造单晶硅锭的制备方法制备得到。上述铸造单晶硅锭的制备方法，由于第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同，因此在长晶过程中改变了回收单晶籽晶中缺陷的生长方向，由于单晶籽晶中缺陷扩展有择优取向，利用回收单晶籽晶中已有缺陷引导后续缺陷向与之前相反的方向扩展，实现了使用回收单晶籽晶生长的铸锭单晶硅锭的缺陷不再继续沿原方向扩展增殖，反而逐渐收窄甚至消失。因此，采用上述铸造单晶硅锭的制备方法制备得到的铸造单晶硅锭的缺陷较少，提高了铸造单晶硅锭的良率。一种铸造单晶硅片的制备方法，包括如下步骤：将上述的铸造单晶硅锭切片，得到铸造单晶硅片。上述铸造单晶硅片的制备方法，由于第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同，因此在长晶过程中改变了回收单晶籽晶中缺陷的生长方向，由于单晶籽晶中缺陷扩展有择优取向，利用回收单晶籽晶中已有缺陷引导后续缺陷向与之前相反的方向扩展，实现了使用回收单晶籽晶生长的铸锭单晶硅锭的缺陷不再继续沿原方向扩展增殖，反而逐渐收窄甚至消失，提高了铸造单晶硅锭和铸造单晶硅片的良率。一种铸造单晶硅片，由上述的铸造单晶硅片的制备方法制备得到。采用上述制备方法得到的铸造单晶硅片的缺陷较少，铸锭的质量较高，硅片的效率较高，能够降本增效。附图说明图1为本专利技术一实施方式的铸造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锭的制备过程中对铸造单晶硅锭进行切割的示意图；图3为本专利技术一实施方式的铸造单晶硅锭的制备过程中得到的回收单晶籽晶的示意图；图4为本专利技术一实施方式的铸造单晶硅锭的制备过程中将回收单晶籽晶倒置后的示意图；图5为本专利技术一实施方式的铸造单晶硅锭的制备过程中坩埚与单晶籽晶层的示意图；图6为本专利技术一实施方式的铸造单晶硅锭的制备过程中单晶籽晶层中回收单晶籽晶的铺设示意图。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。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。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。申请人发现，新单晶籽晶铺设时，两块单晶籽晶之间存在拼接缝，单晶籽晶在铸造长晶时易在拼接缝处形成缺陷，且缺陷会由拼接缝向两侧扩展，导致铸造单晶硅锭的良率下降，质量降低。为解决上述问题，本专利技术提出一种铸造单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法。请参见图1，本专利技术一实施方式的铸造单晶硅锭的制备方法，包括如下步骤：S10、在容器的底部铺设回收单晶籽晶，形成单晶籽晶层；其中，回收单晶籽晶自远离容器底部向靠近容器底部的方向为第一方向，第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同。本专利技术中的容器形状和材质由生产过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铸造单晶硅锭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n在容器的底部铺设回收单晶籽晶，形成单晶籽晶层；其中，所述回收单晶籽晶自远离容器底部向靠近容器底部的方向为第一方向，所述第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同；/n在所述单晶籽晶层上装硅料，加热使硅料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，长晶之后得到铸造单晶硅锭。/n

【技术特征摘要】
1.一种铸造单晶硅锭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在容器的底部铺设回收单晶籽晶，形成单晶籽晶层；其中，所述回收单晶籽晶自远离容器底部向靠近容器底部的方向为第一方向，所述第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同；
在所述单晶籽晶层上装硅料，加热使硅料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，长晶之后得到铸造单晶硅锭。


2.根据权利要求1所述的铸造单晶硅锭的制备方法，其特征在于，在容器的底部铺设回收单晶籽晶的步骤为：
切割成品铸造单晶硅锭的尾部，经过机械加工及清洗后，得到回收单晶籽晶；
将所述回收单晶籽晶按照与原晶体生长方向相反的方向倒置铺设于容器的底部。


3.根据权利要求1所述的铸造单晶硅锭的制备方法，其特征在于，所述单晶籽晶层的厚度为10mm～50mm。


4.根据权利要求1所述的铸造单晶硅锭的制备方法，其特征在于，长晶过程中，辅以过冷度为0～50。


5.根据权利要求1所述的铸造单晶硅锭的制备方法，其特征在于，加热使硅原料完全熔化、单晶籽...

【专利技术属性】
技术研发人员：周声浪，张华利，胡动力，原帅，游达，周洁，
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