铸锭单晶硅块的质量判定方法和铸锭单晶硅块技术

本发明专利技术公开了一种铸锭单晶硅块的质量判定方法和铸锭单晶硅块，其步骤包括：（1）将铸锭单晶硅块的头部统一去除30

【技术实现步骤摘要】
铸锭单晶硅块的质量判定方法和铸锭单晶硅块


[0001]本专利技术涉及铸锭单晶硅锭制备
，尤其涉及一种铸锭单晶硅块的质量判定方法和铸锭单晶硅块。

技术介绍

[0002]铸锭多晶形核的生长为小晶粒形核，以垂直柱状晶生长，不同区域生长质量接近，且由于分凝效应，其头部杂质较多，因此铸锭多晶硅块的头部去除判定方法主要以表征硅块内杂质多寡的少子寿命的判断为主；而直拉单晶一般为无位错单晶，一旦存在杂质或位错则会断线生长成多晶，其头部不良主要为氧施主造成的电阻率不良或拉制造成的直径缺陷，因此直拉单晶硅块的头部去除判定方法主要以电阻率不良和直径不良的判断为主。
[0003]铸锭单晶为近几年快速发展的一种硅晶体产品，其性能介于铸锭多晶和直拉单晶之间，其能适用于单晶的碱制绒工艺，效率远高于铸锭多晶，而单次投料量大，生产成本又远低于直拉单晶。但由于铸锭单晶硅块的原料相对于直拉单晶的原料来说等级较低（原料中杂质含量更高），且生长方式与直拉单晶不同，其内部会存在一些位错，严重影响铸锭单晶硅块后续制备的电池片的效率，若根据铸锭多晶硅块的少子寿命的判定方式和直拉单晶的电阻率的判定方式来进行头部去除，则存在较大误差。此外，现有位错的检测方式主要通过化学腐蚀，物理抛光再通过显微镜观察，其每次只能检测单片硅片局部区域的位错密度，其主要用于研发指导，无法用于大规模生产产品的质量控制中。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术的目的在于提出一种铸造单晶硅块的质量判定方法和铸锭单晶硅块，该方法通过将光致发光测试技术结合铸锭单晶硅锭的生长特性，提出一种全新的铸锭单晶硅块头部的去除方式，该方法简单方便，准确率高，并可有效去除硅块头部的缺陷，使得去除后的硅块质量显著提高。
[0005]本专利技术的一个方面，提供了一种铸造单晶硅块的质量判定方法，其步骤包括：（1）将铸锭单晶硅块的头部统一去除30
‑
60mm左右。
[0006]（2）利用光致发光测试仪测量所述铸锭单晶硅块的头部端面的光致发光测试图片，并计算得到所述光致发光测试图片的黑丝面积比例值D
S
；（3）测量并计算所述铸锭单晶硅块的端面面积S；（4）建立黑丝生长计算模型，确定硅块去除长度L与预设端面黑丝面积比例值D
L
的关系式L（D
L
, ⍺
），其中， ⍺
为位错生长角度；（5）根据所述预设端面黑丝面积比例值D
L
和所述关系式L（D
L
, ⍺
），计算得到所述硅块去除长度L的值；（6）根据所述硅块去除长度L的值进行所述铸锭单晶硅块的头部去除。
[0007]通过构建黑丝生长计算模型，利用现有光致发光技术，结合铸锭单硅块位错的生长特性，确定了有效的硅块头部去除方式，从而保障了铸锭单晶硅块的整体质量。
[0008]进一步地，步骤（4）中，关系式L（D
L
, ⍺
）为：其中，L为硅块去除长度；S为硅块端面面积，D
S
为硅块头部端面的黑丝面积比例值，D
L
为预设硅块端面的黑丝面积比例值，
⍺
为位错生长角度。
[0009]进一步地，步骤（4）中，铸锭单晶硅块的晶向为（100），位错生长角度
⍺
的确定公式为：
⍺
=45/2v，其中v为晶体生长速度。
[0010]可选地，晶体生长速度v通过原始硅锭的高度以及原始硅锭的凝固时间结算得到。
[0011]可选地， v的值为0.50
‑
1.2cm/h。
[0012]可选地，铸锭单晶硅块为中心区域硅块的v值大于铸锭单晶硅块为边缘区域硅块或边角区域硅块的v值。
[0013]进一步地，铸锭单晶硅块为中心区域硅块时，D
L
的值为15%
‑
20%；铸锭单晶硅块为边缘区域硅块或边角区域硅块时，D
L
的值为10%
‑
15%。
[0014]本专利技术的另一方面，本专利技术公开了一种铸锭单晶硅块，采用如上任一所述的铸锭单晶硅块的判定方式制备得到。
[0015]本专利技术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，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的一个实施例的流程图。
[0017]图2是本专利技术的铸锭单晶硅块的少子寿命扫描图。
[0018]图3是本专利技术的黑丝模型构建的示意图。
[0019]图4是本专利技术的实施例一的铸锭单晶硅块的黑丝表面图。
[0020]图5是本专利技术的实施例二的铸锭单晶硅块的黑丝表面图。
具体实施方式
[0021]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0022]本专利技术的一个方面，如图1所示，提供了一种铸造单晶硅块的质量判定方法，其步骤包括：（1）将铸锭单晶硅块的头部统一去除30
‑
60mm左右。
[0023]该步骤中，将原始出炉的铸锭开方后，将铸锭单晶硅块的头部统一去除30
‑
60mm，例如可以是30mm，35mm，40mm，45mm，50mm，55mm或60mm。由于分凝效应，硅块头部杂质较多，且由于铸锭单晶硅锭采用定向凝固的方式生长，硅块最头部会存在一些明显的夹杂或脏污，这些区域一般不能用于制备电池片，而且会影响光致发光测试仪的检测结果，将硅块头部统一去除30
‑
60mm，从而使得通过光致发光测试仪测量的光致发光测试图片对黑丝面积比例的表征会更具有代表性，由此可以进一步的提高最终铸锭单晶硅块的品质。
[0024]（2）利用光致发光测试仪测量铸锭单晶硅块的头部端面的光致发光测试图片，并计算得到光致发光测试图片的黑丝面积比例值D
S
；该步骤中，光致发光测试仪（Photoluminescence，PL）为本领域技术人员常用的一种技术检测分析手段，主要用于硅片、电池片等的隐裂、碎片、生长缺陷等的检测，其中生长缺陷检测应用最多，PL测试结果反应了测试面表层质量情况，能显示表层位错、晶界等晶体结构缺陷。光致发光测试仪测量出来的光致发光测试图主要如图4，5所示，图中团聚的黑色线条一般被称为“黑丝”（如图4左图中圆圈所示），参考中华人名共和国电子行业标准SJ/T11629
‑
2016《太阳能电池用硅片和电池片的在线光致发光分析方法》可知，这种黑丝主要被认为是位错。而光致发光测试仪可以根据黑丝与硅片背景的像素差异，在设置像素阈值后，光致发光测试仪可计算得到黑丝面积比例值，也就是图中黑丝面积占整个硅片面积的比例值。
[0025]在该步骤中，通过对单晶硅块头部进行光致发光测试图片测试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸锭单晶硅块的质量判定方法，其特征在于，其步骤包括：将铸锭单晶硅块的头部统一去除30
‑
60mm左右；利用光致发光测试仪测量所述铸锭单晶硅块的头部端面的光致发光测试图片，并计算得到所述光致发光测试图片的黑丝面积比例值D
S
；测量并计算所述铸锭单晶硅块的端面面积S；建立黑丝生长计算模型，确定硅块去除长度L与预设端面黑丝面积比例值D
L
的关系式L（D
L
, ⍺
），其中， ⍺
为位错生长角度；根据所述预设端面黑丝面积比例值D
L
和所述关系式L（D
L
, ⍺
），计算得到所述硅块去除长度L的值；根据所述硅块去除长度L的值进行所述铸锭单晶硅块的头部去除。2.如权利要求1所述的一种铸锭单晶硅锭的质量判定方法，其特征在于，步骤（4）中，所述关系式L（D
L
, ⍺
）为：其中，L为硅块去除长度；S为硅块端面面积，D
S
为硅块头部端面的黑丝面积比例值，D
L
为预设硅块端面的黑丝面积比例值，
⍺
为位...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗鸿志，何亮，李建敏，张细根，范立峰，徐云飞，甘胜泉，
申请(专利权)人：江西新余新材料科技研究院，
类型：发明
国别省市：