一种底部红区短、原生位错少的铸造单晶籽晶铺设方法技术

本发明专利技术公开了一种底部红区短、原生位错少的铸造单晶籽晶铺设方法，包括以下步骤：将直拉单晶硅棒去除头尾、边皮、线切割得到铸造单晶籽晶，对其表面进行喷砂处理，增加其表面粗糙度；从多晶硅块或单晶硅块上切割得到厚片，对厚片表面进行喷砂，增加其表面粗糙度；在坩埚底部铺设第一厚片层；在第一厚片层上铺设铸造单晶籽晶，相邻铸造单晶籽晶之间侧面留有间隙；在每块铸造单晶籽晶上表面正中心位置铺设第二厚片层；第二厚片层上铺设厚片，厚片侧壁紧密贴合，形成第三厚片层，在第三厚片层上放置原生硅料、回收硅料等，当硅料熔化至铸造单晶籽晶层1/2位置时，制造一个垂直方向的温度梯度，从底部向上逐渐凝固得到铸造单晶硅锭。从底部向上逐渐凝固得到铸造单晶硅锭。从底部向上逐渐凝固得到铸造单晶硅锭。

【技术实现步骤摘要】
一种底部红区短、原生位错少的铸造单晶籽晶铺设方法


[0001]本专利技术涉及光伏制造领域，具体是一种底部红区短、原生位错少的铸造单晶籽晶铺设方法。

技术介绍

[0002]目前生产铸造单晶的一般步骤为：在坩埚底部铺设一层或者几层硅片或者不铺硅片，在硅片上铺设铸造单晶籽晶，相邻铸造单晶籽晶的侧面之间留有一定距离的间隙，在铸造单晶籽晶上面装正常铸锭的头料、尾料、边皮和原生多晶硅料，采用半融工艺得到铸造单晶硅锭。其中铸造单晶籽晶在清洗后表面粗糙度较小，同时硅片表面粗糙度也较小，铸造单晶籽晶直接铺在坩埚底部或者铺在坩埚底部的硅片上极易滑动，常常导致铸造单晶籽晶之间、铸造单晶籽晶和硅料之间产生点接触或线接触，这些位置会产生应力集中，极易产生原生位错。杂质在自由表面的扩散速度>晶界>晶体内部，因此在坩埚底部铺一层硅片或者几层硅片（几层硅片之间并不能完全贴合），导致坩埚底部杂质很容易扩散到铸造单晶籽晶和铸造单晶硅锭内部，这些杂质导致铸造单晶硅锭底部红区边长，同时杂质也容易导致硅晶体晶格点阵畸变，从而产生位错源，降低晶体质量。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种底部红区短、原生位错少的铸造单晶籽晶铺设方法，以缩短铸造单晶硅锭底部红区，减少底部原生位错。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所用技术方案为：一种底部红区短、原生位错少的铸造单晶籽晶铺设方法，包括以下步骤：S1.将直拉单晶硅棒去除头尾和边皮，线切割得到铸造单晶籽晶，对铸造单晶籽晶的上下表面进行喷砂处理，增加其粗糙度；S2.从多晶硅块或单晶硅块上切割得到厚片，对厚片的上下表面进行喷砂处理，增加其粗糙度；S3.在坩埚底部铺设厚片，相邻厚片侧面紧密贴合形成第一厚片层，第一厚片层铺满整个坩埚底部；S4.在第一厚片层上铺设铸造单晶籽晶，相邻铸造单晶籽晶侧面之间留有间隙；S5.在铸造单晶籽晶上表面铺设第二厚片层，第二厚片层所使用的厚片尺寸小于铸造单晶籽晶的尺寸；S6.在第二厚片层上铺设厚片，相邻厚片侧面紧密贴合形成第三厚片层；S7.在第三厚片层上放置原生硅料或回收硅料，采用半融工艺，当硅料熔化至铸造单晶籽晶层1/2位置时，制造一个垂直方向的温度梯度，从底部向上逐渐凝固得到铸造单晶硅锭。
[0005]步骤S1中所述对铸造单晶籽晶的上下表面进行喷砂处理后，铸造单晶籽晶上下表面的粗糙度值大于50微米。
[0006]步骤S2中从多晶硅块或单晶硅块上切割得到厚片，厚片的厚度大于3mm。
[0007]步骤S2中对厚片的上下表面进行喷砂处理后，厚片上下表面的粗糙度值大于50微米。
[0008]步骤S3中所用坩埚为G5或G6或G7或G8坩埚。
[0009]步骤S4中所述相邻铸造单晶籽晶侧面之间留有间隙，相邻铸造单晶籽晶间所留间隙大小为0.3~0.4mm。
[0010]步骤S5中在铸造单晶籽晶上表面铺设第二厚片层，所述第二厚片层各厚片均放置在铸造单晶籽晶上表面的正中心位置。
[0011]步骤S1中所述线切割得到铸造单晶籽晶具体为：利用单晶开方机将直拉单晶硅圆棒切割成单晶硅方棒，再用截断机或者线切机将单晶硅方棒切成横截面为正方形单晶籽晶；步骤S2中所述从多晶硅块或单晶硅块上切割得到厚片具体为：利用对截断机或者线切机将多晶硅块或单晶硅块进行切割，得到正方形厚片。
[0012]本专利技术的有益效果：1）杂质在自由表面的扩散速度>晶界>晶体内部，底部第一厚片层厚度大于3mm，可以阻止坩埚底部的碳、氮、金属等杂质向铸造单晶籽晶和铸造单晶硅锭内部扩散，缩短了底部红区长度，减小了因杂质导致硅晶体晶格点阵畸变，减小原生位错产生的数量；2）底部第一厚片层和铸造单晶籽晶的上下表面都进行了喷砂处理，表面粗糙度大，第一厚片层可以稳固和坩埚底部贴合，同时铸造单晶籽晶可以和第一厚片层稳固贴合，不产生滑动，使得铸造单晶籽晶之间没有点接触和线接触，减少了因应力集中而产生原生位错的数量；3）在每块铸造单晶籽晶的上表面正中心位置放置一块厚片，形成第二厚片层，第二厚片层中的厚片尺寸小于铸造单晶晶籽晶的尺寸，厚片和铸造单晶上下表面都进行了喷砂处理，使得厚片可以稳固在铸造单晶籽晶上表面的正中心位置，不产生滑动，保证厚片不与铸造单晶籽晶的边缘接触；在第二厚片层上表面铺第三厚片层，第三厚片层中的相邻厚片侧壁紧密贴合，第三厚片层中的厚片上下表面进行喷砂处理，在第三厚片层上放置原生硅料、回收硅料。铸造单晶籽晶、第二厚片层和第三厚片层形成“T”或“L”字形间隙，这样可以保证铸造单晶籽晶的上表面和第二厚片层完全是面接触，第二厚片层和第三厚片层的放置方式避免了铸造单晶籽晶层与原生硅料和回收硅料的直接接触，原生硅料和回收硅料尺寸不规则，从而避免了铸造单晶籽晶和原生硅料、铸造单晶籽晶和回收硅料的点接触，减少因应力集中而产生的原生位错数量。同时第二厚片层和第三厚片层的放置方式避免硅粉和杂质小颗粒落入铸造单晶籽晶之间的拼接缝中，减少了杂质小颗粒形核产生的多晶和杂质小颗粒导致的原生位错数量。
附图说明
[0013]图1为本专利技术一种底部红区短、原生位错少的铸造单晶籽晶铺设方法铸造单晶籽晶铺设示意图；图2为本专利技术图1中铸造单晶籽晶上下表面喷砂处理后的放大示意图；图3为本专利技术图1中厚片上下表面喷砂处理后的放大示意图；图4为本专利技术实施例1所得铸造单晶硅锭的少子寿命图谱；
图5为本专利技术实施例2所得铸造单晶硅锭的少子寿命图谱。
[0014]图中：1、第一厚片层；2、第二厚片层；3、第三厚片层；4、铸造单晶籽晶侧面间隙；5、铸造单晶籽晶；6、坩埚。
具体实施方式
[0015]为了使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术具体实施步骤作进一步详细的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0016]一种底部红区短、原生位错少的铸造单晶籽晶铺设方法，包括以下步骤：S1.将直拉单晶硅棒去除头尾和边皮，线切割得到铸造单晶籽晶，对铸造单晶籽晶的上下表面进行喷砂处理，增加其粗糙度；S2.从多晶硅块或单晶硅块上切割得到厚片，对厚片的上下表面进行喷砂处理，增加其粗糙度；S3.在坩埚底部铺设厚片，相邻厚片侧面紧密贴合形成第一厚片层，第一厚片层铺满整个坩埚底部；S4.在第一厚片层上铺设铸造单晶籽晶，相邻铸造单晶籽晶侧面之间留有间隙；S5.在铸造单晶籽晶上表面铺设第二厚片层，第二厚片层所使用的厚片尺寸小于铸造单晶籽晶的尺寸；S6.在第二厚片层上铺设厚片，相邻厚片侧面紧密贴合形成第三厚片层；S7.在第三厚片层上放置原生硅料或回收硅料，采用半融工艺，当硅料熔化至铸造单晶籽晶层1/2位置时，制造一个垂直方向的温度梯度，从底部向上逐渐凝固得到铸造单晶硅锭。
[0017]步骤S1中所述对铸造单晶籽晶的上下表面进行喷砂处理后，铸造单晶籽晶上下表面的粗糙度值大于50微米。
[0018]步骤S2中从多晶硅块或单晶硅块上切割得到厚片，厚片的厚度大于3mm。
[0019]步骤S2中对厚片的上下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种底部红区短、原生位错少的铸造单晶籽晶铺设方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将直拉单晶硅棒去除头尾和边皮，线切割得到铸造单晶籽晶，对铸造单晶籽晶的上下表面进行喷砂处理，增加其粗糙度；S2.从多晶硅块或单晶硅块上切割得到厚片，对厚片的上下表面进行喷砂处理，增加其粗糙度；S3.在坩埚底部铺设厚片，相邻厚片侧面紧密贴合形成第一厚片层，第一厚片层铺满整个坩埚底部；S4.在第一厚片层上铺设铸造单晶籽晶，相邻铸造单晶籽晶侧面之间留有间隙；S5.在铸造单晶籽晶上表面铺设第二厚片层，第二厚片层所使用的厚片尺寸小于铸造单晶籽晶的尺寸；S6.在第二厚片层上铺设厚片，相邻厚片侧面紧密贴合形成第三厚片层；S7.在第三厚片层上放置原生硅料或回收硅料，采用半融工艺，当硅料熔化至铸造单晶籽晶层1/2位置时，制造一个垂直方向的温度梯度，从底部向上逐渐凝固得到铸造单晶硅锭。2.根据权利要求1所述的一种底部红区短、原生位错少的铸造单晶籽晶铺设方法，其特征在于，步骤S1中所述对铸造单晶籽晶的上下表面进行喷砂处理后，铸造单晶籽晶上下表面的粗糙度值大于50微米。3.根据权利要求1所述的一种底部红区短、原生位错少的铸造单晶籽晶铺设方法，其特征在于，步骤S2中从多晶硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：周耐根，刘世龙，吴佳慧，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：