一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法技术

本发明专利技术公开了一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法，方法如下：直拉单晶圆棒去除边皮后得到无圆角的单晶方棒；垂直晶硅生长方向将单晶方棒切割成大籽晶块；所述单晶方棒或边皮切割成小籽晶块；将所述大、小籽晶块铺设在坩埚底部，形成完整的籽晶层；在籽晶层上放置原生多晶硅料、单晶边皮及头尾边等循环料；将装满多晶硅料的坩埚放入铸锭炉中，采用半融工艺得到铸造单晶硅锭或多晶硅锭；将硅锭进行开方，开方后得到小方锭；将小方锭进行切片后得到铸造单晶硅片或多晶硅片。本发明专利技术使小、大籽晶块接缝处形成功能晶界阻止坩埚四周的多晶晶粒往内部生长，能够显著改善铸造单晶硅片的位错缺陷及多晶占比，从而改善铸造单晶硅片质量。硅片质量。硅片质量。

【技术实现步骤摘要】
一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法


[0001]本专利技术涉及领域，尤其涉及一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法。

技术介绍

[0002]在当前太阳能市场中，晶硅电池占据着绝对优势，晶体硅太阳能产品主要包含单晶硅及多晶硅，其中单晶硅电池中杂质及缺陷含量低，转换效率高，制备工艺复杂，对原料的纯度要求高，生产成本高，多晶硅电池内部存在大量的晶界、高密度的位错及杂质，其转换效率比单晶硅电池低2％以上。
[0003]而铸造单晶硅是一种同时具有单晶硅转换效率高及多晶硅高性价比的产品。铸造单晶硅具有一定的晶体取向、晶界少、位错密度较低，其电池采用碱制绒，从清洗制绒开始，电池工艺和单晶电池一样，转换效率比多晶硅电池明显提高，甚至接近单晶硅电池，其生产成本明显低于单晶硅，具有重要的商业价值。
[0004]目前生产铸造单晶的一般步骤为：在坩埚底部铺设一层单晶籽晶，在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。其中单晶籽晶的铺设与硅锭生产过程中的位错缺陷、多晶面积占比紧密联系，所以籽晶拼接过程尤为重要，以下是目前生产常规籽晶拼接过程，图1为生产常规铸造单晶时的籽晶铺设示意图，图2为生产常规铸造单晶时的开方示意图，图3为生产常规铸造单晶小方锭切成硅片示意图，可以看出籽晶块大小基本一致，切片后的每片硅片都对应0、1或者2条籽晶接缝。
[0005]如图4所示，由于籽晶2与籽晶接缝3是主要的位错源，位错源在后期长晶过程中会大量增殖，影响铸造单晶4的晶体质量，同时坩埚1侧壁非(100)晶向的晶粒容易向铸造单晶4硅锭内部扩展定向生长，形成大量的多晶5晶粒。如图5所示，将铸造单晶硅锭开方后的小方锭边缘存在较多的多晶晶粒及位错缺陷。因此目前生产的铸造单晶仍然还存在大量的位错缺陷6及一定的多晶5占比，从而影响到铸造单晶4硅片的质量，进而影响到铸造单晶硅片的市场推广。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提供了一种能够显著改善铸造单晶硅片的位错缺陷及多晶占比，从而改善铸造单晶硅片质量，进而提升铸造单晶电池效率的减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0008]S1、直拉单晶圆棒去除边皮后得到无圆角的单晶方棒；
[0009]S2、垂直晶硅生长方向将所述单晶方棒切割成大籽晶块；
[0010]S3、将所述单晶方棒或边皮切割成小籽晶块；
[0011]S4、将所述大、小籽晶块铺设在坩埚底部，其中大籽晶块铺设在坩埚中间区域，小籽晶块铺设在坩埚四周边缘，形成完整的籽晶层；
[0012]S5、在所述籽晶层上放置原生多晶硅料、单晶边皮及头尾边等循环料；
[0013]S6、将所述装满多晶硅料的坩埚放入铸锭炉中，采用半融工艺得到铸造单晶硅锭或多晶硅锭；
[0014]S7、将所述硅锭进行开方，开方后得到小方锭；
[0015]S8、将所述小方锭进行切片后得到铸造单晶硅片或多晶硅片。
[0016]进一步的，S2中所述大籽晶块尺寸比铸造单晶硅片单边大2-10mm。
[0017]进一步的，S2中所述大籽晶块上表面为(100)晶向。
[0018]进一步的，S4中所述小籽晶块为长方形、正方形、三角形或其他形状。
[0019]进一步的，S4中所述坩埚四周边缘可以铺设一层或多层小籽晶块。
[0020]进一步的，S4中所述小籽晶块上表面为非(100)晶向。
[0021]进一步的，S7中所述开方后的小方锭与切片后的硅片尺寸一致。
[0022]进一步的，S6中所述坩埚为G3、G4、G5、G6、G7或G8中的任意一种。
[0023]由上述对本专利技术结构的描述可知，和现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0024]本专利技术在坩埚四周铺设小籽晶块，小籽晶块与大籽晶块接缝处形成的功能晶界可以阻止坩埚四周的多晶晶粒往内部生长，从而大幅降低铸造单晶硅片的多晶面积占比。另外籽晶接缝是主要的位错源，所以籽晶接缝边缘的位错密度最大，将大籽晶块设计成比切片后的硅片略大，切片时可以将籽晶接缝边缘切割掉，从而大幅减少了硅片四周的位错缺陷。
附图说明
[0025]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0026]图1为生产常规铸造单晶的籽晶铺设示意图；
[0027]图2为生产常规铸造单晶的硅锭开方示意图；
[0028]图3为生产常规铸造单晶小方锭切成硅片示意图；
[0029]图4为生产常规铸造单晶位错缺陷及多晶生长示意图；
[0030]图5为生产常规铸造单晶硅锭开方成小方锭示意图；
[0031]图6为本专利技术实施例1铸造单晶的籽晶铺设示意图；
[0032]图7为本专利技术实施例1铸造单晶的硅锭开方示意图；
[0033]图8为本专利技术实施例1铸造单晶小方锭切成硅片示意图；
[0034]图9为本专利技术实施例1装料示意图；
[0035]图10为本专利技术实施例1铸造单晶位错缺陷及多晶生长示意图；
[0036]图11为本专利技术实施例1铸造单晶硅锭开方成小方锭示意图；
[0037]图12为本专利技术实施例2铸造单晶的籽晶铺设示意图；
[0038]图13为本专利技术实施例2铸造单晶的硅锭开方示意图。
具体实施方式
[0039]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并
不用于限定本专利技术。
[0040]一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法，其能够显著改善铸造单晶硅片的位错缺陷及多晶占比，从而改善铸造单晶硅片质量，进而提升铸造单晶电池效率。
[0041]为了清楚的看清籽晶的铺设方法，以下实施例仅以G3坩埚为例，但是本专利技术提供的籽晶铺设方法同样适用于G4、G5、G6、G7或G8中的任意一种。
[0042]实施例一：
[0043]其包括以下步骤：
[0044]S1、将直拉单晶圆棒去除边皮后得到无圆角的单晶方棒；
[0045]S2、垂直晶硅生长方向将所述单晶方棒切割成大籽晶块A，所述大籽晶块A尺寸比铸造单晶硅片D单边大7mm，所述大籽晶块上表面为100晶向；
[0046]S3、将所述单晶方棒或边皮切割成小籽晶块B1及B2，B1为正方形，B2为长方形，B1及B2上表面为110晶向；
[0047]S4、如图6所示，将所述大籽晶块A及小籽晶块B1、B2铺设在坩埚1底部，其中大籽晶块A铺设在坩埚1中间区域，小籽晶块B1、B2铺设在坩埚1四周边缘，形成完整的籽晶层5；
[0048]S5、如图9所示，在所述籽晶层5上放置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1、直拉单晶圆棒去除边皮后得到无圆角的单晶方棒；S2、垂直晶硅生长方向将所述单晶方棒切割成大籽晶块；S3、将所述单晶方棒或边皮切割成小籽晶块；S4、将所述大、小籽晶块铺设在坩埚底部，其中大籽晶块铺设在坩埚中间区域，小籽晶块铺设在坩埚四周边缘，形成完整的籽晶层；S5、在所述籽晶层上放置原生多晶硅料、单晶边皮及头尾边等循环料；S6、将所述装满多晶硅料的坩埚放入铸锭炉中，采用半融工艺得到铸造单晶硅锭或多晶硅锭；S7、将所述硅锭进行开方，开方后得到小方锭；S8、将所述小方锭进行切片后得到铸造单晶硅片或多晶硅片。2.根据权利要求1所述的一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法，其特征在于：S2中所述大籽晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志，
申请(专利权)人：福建新峰二维材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：