一種鑄造類單晶用籽晶的重復利用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及類單晶硅鑄錠領域，具體涉及一種鑄造類單晶用籽晶的重復利用方法。
【背景技術】
[0002]目前，鑄造類單晶主要是采用在坩禍底部鋪設單晶硅籽晶的方法，以G5硅錠為例，按照圖1所示，將長X寬X高為156mmX156mmX30mm的單晶硅籽晶以5X5的方式拼接鋪設在內(nèi)徑為長X寬840mmX840mm的坩禍中，得到籽晶層，然后在籽晶層上方設置熔融狀態(tài)的硅料，控制坩禍底部溫度低于籽晶的熔點，使得籽晶不被完全熔化；降溫進入長晶階段，硅料在不完全熔化的籽晶層上生長出類單晶硅錠。雖然采用該方法生產(chǎn)的類單晶硅片的電池效率比普通多晶硅片高，但是籽晶投入成本也較高。
[0003]為了降低成本，一般會對籽晶進行重復利用，目前籽晶重復利用的方法為:制備出類單晶硅錠后，將硅錠用線切方式開方后，如圖3所示，繼續(xù)用金剛石帶鋸把硅塊的尾料即籽晶部分切割成156mm長和156mm寬，具有一定高度的多塊長方體，然后將這些長方體清洗干凈后再進行拼接鋪設在坩禍底部進行重復利用。雖然通過該方法可以實現(xiàn)籽晶的重復利用，但籽晶在多次切割過程中容易產(chǎn)生崩邊缺角的情況，從而對籽晶造成損傷；另外，籽晶多次切割后再進行拼接，會在原有的拼接縫的基礎上又增加新的籽晶拼接的縫隙，鑄造類單晶過程中籽晶之間的拼接縫隙處最容易產(chǎn)生位錯，而且一旦產(chǎn)生位錯，在后續(xù)的生長過程中縫隙處的位錯增殖很快，嚴重影響硅片的電性能。因此，利用該方法得到的籽晶生長出來的類單晶比籽晶第一次使用生長出來的類單晶位錯要多，且隨著籽晶重復次數(shù)的增多，生長出來類單晶硅錠的質(zhì)量越差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鑄造類單晶用籽晶的重復利用方法，本發(fā)明方法工藝簡單，籽晶不易產(chǎn)生崩邊缺角的現(xiàn)象，且籽晶在重復利用過程中沒有增加新的拼接縫，得到的類單晶位錯較少，解決了現(xiàn)有技術籽晶重復利用過程中易產(chǎn)生崩邊缺角和產(chǎn)生大量位錯的問題。
[0005]本發(fā)明提供了一種鑄造類單晶用籽晶的重復利用方法，包括以下步驟:
[0006](I)提供坩禍，將單晶硅籽晶鋪設在所述坩禍底部，得到籽晶層；在所述籽晶層上方設置熔融狀態(tài)的硅料，控制溫度，使得所述熔融狀態(tài)的硅料在所述單晶硅籽晶上繼承所述單晶硅籽晶的晶向結構進行生長，制得類單晶硅錠；
[0007](2)取出所述類單晶硅錠，在所述類單晶硅錠底部的籽晶位置處進行切割，得到一整塊籽晶，所述籽晶頂部大小和形狀與所述類單晶硅錠底部大小和形狀基本相同；
[0008](3)將步驟⑵得到的所述籽晶鋪設在坩禍底部，按照步驟⑴的方法制得類單晶娃錠。
[0009]優(yōu)選地，步驟(I)中所述單晶娃籽晶長為50mm-200mm、寬為50mm-200mm、高度為10mm-30mmo
[0010]優(yōu)選地，步驟(I)中所述單晶硅籽晶來源于單晶棒。
[0011]優(yōu)選地，步驟(I)所述控制溫度為:在所述籽晶層上方設置熔融狀態(tài)的硅料后，控制所述坩禍底部溫度低于所述籽晶的熔點，使得所述籽晶層不被完全熔化；控制所述坩禍內(nèi)的溫度沿垂直與所述坩禍底部向上的方向逐漸上升形成溫度梯度，使得所述熔融狀態(tài)的硅料在所述單晶硅籽晶上繼承所述單晶硅籽晶的晶向結構進行生長，制得類單晶硅錠。
[0012]優(yōu)選地，步驟(2)中所述切割時的切割方向為垂直于所述類單晶硅錠的生長方向。
[0013]優(yōu)選地，步驟(2)中采用金剛石帶鋸或金剛石線鋸進行切割。
[0014]優(yōu)選地，步驟⑵切割后得到的所述籽晶的高度為10mm-30mm。
[0015]優(yōu)選地，所述類單晶娃錠底部長為200mm-1000mm，寬為200mm-1000mm。
[0016]優(yōu)選地，所述籽晶重復利用后得到的所述類單晶硅錠的位錯密度為彡13個/cm2。
[0017]本發(fā)明提供的一種鑄造類單晶用籽晶的重復利用方法，通過在類單晶鑄錠的籽晶位置處進行切割得到一整塊的籽晶，所述籽晶頂部大小和形狀與所述類單晶硅錠底部大小和形狀基本相同，在切割過程中籽晶不易出現(xiàn)崩邊缺角等損傷的現(xiàn)象，同時由于得到的籽晶為一整塊，該籽晶在鋪設過程中，不會在原來籽晶的基礎上增加新的拼接縫，得到的類單晶硅錠位錯較少，該籽晶重復利用后制得的類單晶硅質(zhì)量與從單晶棒切割下來的單晶硅籽晶初次使用制得的類單晶硅質(zhì)量效果相當，本發(fā)明通過簡單的方法可以實現(xiàn)籽晶的多次重復利用，且重復利用的效果較好，大大降低了鑄造類單晶硅的籽晶成本。
[0018]綜上，本發(fā)明有益效果包括以下幾個方面:
[0019]1、本發(fā)明提供的籽晶的重復利用的方法不會導致籽晶出現(xiàn)崩邊缺角的現(xiàn)象，同時不會在籽晶中引入新的拼接縫，制得類單晶硅錠的質(zhì)量較好，位錯較少；
[0020]2、本發(fā)明提供的方法可實現(xiàn)籽晶的多次重復利用，大大降低了鑄造類單晶的籽晶成本。
【附圖說明】
[0021]圖1為單晶硅籽晶在坩禍鋪設后的俯視圖；
[0022]圖2為填裝籽晶和硅料后的坩禍剖視圖；
[0023]圖3為現(xiàn)有技術籽晶重復利用時的切割示意圖；
[0024]圖4為現(xiàn)有技術籽晶重復利用時籽晶在坩禍底部的拼接鋪設圖；
[0025]圖5為本發(fā)明實施例籽晶重復利用時的切割示意圖；
[0026]圖6為本發(fā)明實施例籽晶重復利用時的鋪設示意圖；
[0027]圖7為現(xiàn)有技術籽晶重復利用后制得的類單晶硅片的光致發(fā)光(PL)圖；
[0028]圖8為本發(fā)明實施例1籽晶重復利用后制得的類單晶硅片的光致發(fā)光(PL)圖。
【具體實施方式】
[0029]以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
[0030]本發(fā)明第一方面提供了一種鑄造類單晶用籽晶的重復利用方法，包括以下步驟:
[0031](I)提供坩禍，將單晶硅籽晶鋪設在坩禍底部，得到籽晶層；在籽晶層上方設置熔融狀態(tài)的硅料，控制溫度，使得熔融狀態(tài)的硅料在單晶硅籽晶上繼承單晶硅籽晶的晶向結構進行生長，制得類單晶硅錠；
[0032](2)取出類單晶硅錠，在類單晶硅錠底部的籽晶位置處進行切割，得到一整塊籽晶，籽晶頂部大小和形狀與類單晶硅錠底部大小和形狀基本相同；
[0033](3)將步驟⑵得到的籽晶鋪設在坩禍底部，按照步驟⑴的方法制得類單晶硅錠。
[0034]優(yōu)選地，步驟(I)中的單晶娃籽晶長為50mm-200mm、寬為50mm-200mm高度為10mm-30mmo
[0035]步驟(I)中的單晶硅籽晶鋪設方式可根據(jù)坩禍大小進行設置，例如可按照4X4、5 X 5或6 X 6的方式拼接鋪設在坩禍底部。
[0036]優(yōu)選地，步驟(I)中的單晶硅籽晶來源于單晶棒。
[0037]優(yōu)選地，步驟(I)控制溫度為:在籽晶層上方設置熔融狀態(tài)的硅料后，控制坩禍底部溫度低于籽晶的熔點，使得籽晶層不被完全熔化；控制坩禍內(nèi)的溫度沿垂直與坩禍底部向上的方向逐漸上升形成溫度梯度，使得熔融狀態(tài)的硅料在單晶硅籽晶上繼承單晶硅籽晶的晶向結構進行生長，制得類單晶硅錠。
[0038]優(yōu)選地，步驟(2)中切割時的切割方向為垂直于類單晶硅錠的生長方向。
[0039]優(yōu)選地，步驟⑵中采用金剛石帶鋸或金剛石線鋸進行切割。
[0040]優(yōu)選地，步驟⑵中切割后得到的籽晶的高度為10mm-30mm。
[0041]優(yōu)選地，類單晶硅錠底部長為200mm-1000mm，寬為200mm-1000mm。
[0042]優(yōu)選地，籽晶的重復利用次數(shù)為1-5次。在按照上述方法步驟(2)制得一整塊籽晶后，由于籽晶為一塊且其頂部大小和形狀與類單晶硅錠底部大小和形狀基本相同，將籽晶直接鋪設在坩禍底部即可，不需要拼接，然后按照步驟(I)的方法再次制得類單晶硅錠，實現(xiàn)籽晶的第I次重復利用。然后將該類單晶硅錠再進行切割又得到一整塊籽晶，該籽晶鋪設在坩禍底部，又按照步驟(I)的方法制得類單晶硅錠，實現(xiàn)籽晶的第2次重復使用，以此類推，本發(fā)明得到的籽晶可以重復利用1-5次，且重復多次后制得類單晶硅錠的質(zhì)量和步驟(I)的單晶硅籽晶首次使用得到類單晶硅錠質(zhì)量相當。
[0043]優(yōu)選地，籽晶重復利用后得到的類單晶硅錠的位錯密度為彡13個/cm2。籽晶在重復利用1-5次后，得到類單晶硅錠的位錯密度為彡13個/cm2，位錯較少。
[0044]優(yōu)選地，得到一整塊籽晶后，將籽晶進行切邊皮，主要是將籽晶上的多晶區(qū)域切除，同時方便籽晶的后續(xù)重復利用，使其更容易放入坩禍中。
[0045]優(yōu)選地，得到一整塊籽晶后，將籽晶進行清洗，清洗的方法采用常規(guī)方法即可。
[0046]圖1為單晶硅籽晶在坩禍鋪設后的俯視圖；從圖1中可以看出，將單晶硅籽晶I按照5 X 5的方式拼接鋪設在坩禍2底部，得到籽晶層。在該籽晶層上方設置熔融狀態(tài)的硅料，圖2為填裝籽晶和硅料后的坩禍剖視圖。圖2中3為坩禍，4為單晶硅籽晶，5為硅料，該硅料熔化后可形成熔融狀態(tài)的硅料。
[0047]圖3為現(xiàn)有技術籽晶重復利用時的切割示意圖，從圖3中可以看出，現(xiàn)有技術用金剛石帶鋸將類單晶硅錠的尾料即籽晶部分切割出156_長和156_寬，具有一定高度的長方體，得到25塊回收籽晶，然后將25塊回收籽晶清洗干凈后再進行拼接鋪設在坩禍底部進行重復利用，拼接鋪設方式如圖4所示，圖4為現(xiàn)有技術籽晶重復利用時籽晶在坩禍底部的拼接鋪設圖，由于籽晶首次使用時，多塊單晶硅籽晶會在坩禍底部進行拼接，籽晶與籽晶之間存在拼接縫，在制得類單晶硅錠后，對類單晶硅錠的籽晶位置處進行切割，切割得到25塊回收籽晶，再將25塊回收籽晶拼接鋪設在坩禍底部后，籽晶與籽晶之間又引入了新的拼接縫，這些拼接縫容易產(chǎn)生位錯，而且一旦產(chǎn)生位錯，在后續(xù)的生長過程中縫隙處的位錯增殖很快，嚴重影響硅片的電性能。且隨著籽晶重復次數(shù)的增多，生長出來類單晶硅錠的質(zhì)量越差。
[0048]圖5為本發(fā)明實施例籽晶重復利用時的切割示意圖；圖6為本發(fā)明實施例籽晶重復利用時的鋪設示意圖，從圖5可知，本發(fā)明通過在類單晶硅錠底部的籽晶位置處(圖5中的虛線位置處)進行切割，可以得到一整塊籽晶6，該籽晶頂部大小和形狀與類單晶硅錠底部大小和形狀基本相同。圖6為本發(fā)明實施例籽晶重復利用時的鋪設示意圖，在得到籽晶6后，將該籽晶6直接鋪設在坩禍7底部即可，不需要進行拼接。切割過程中只需進行一次切割，不會導致籽晶出現(xiàn)崩邊缺角等損傷的現(xiàn)象，同時由于得到的籽晶為一整塊，該籽晶在鋪設過程中，不會在原來籽晶拼接縫的基礎上增加新的拼接縫。
[0049]將上述制得的類單晶硅錠冷卻后，進行開方得到類單晶硅塊，切片-清洗后得到類單晶硅片，以該類