類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構，屬于硅晶體制造領域。
【背景技術】
[0002]近年來，硅單晶和硅多晶廣泛應用于光伏太陽能電池、液晶顯示等領域。目前類硅單晶的常用制造方法為定向凝固法，該方法在平底坩禍底部鋪設長方體籽晶，籽晶規(guī)則排列形成籽晶層。硅料置于平底坩禍內(nèi)，鋪設于籽晶層上。通過熔化階段的溫度控制，待硅料熔融后，籽晶從與硅液接觸的面開始逐漸熔化，再經(jīng)定向散熱而在未熔化籽晶上實現(xiàn)硅錠的定向生長，獲得與籽晶相似或一樣的晶粒。
[0003]長方體籽晶規(guī)則排列的拼接方式下，定向凝固法生長類單晶的過程中，易產(chǎn)生位錯源，進而導致后續(xù)晶體位錯增殖，或形成多晶晶界。經(jīng)研宄表明，晶界導致單晶面積比例下降，位錯導致硅片形成大量的缺陷，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率降低、使用壽命減短，從而影響光伏器件的性能。
[0004]為此，中國發(fā)明專利申請CN 103060892 A公開了 “一種類單晶硅鑄錠用籽晶拼接方法”，將籽晶傳統(tǒng)的豎直拼接面改為帶有傾斜角度或弧度的拼接面。采用拼接面切向與平底坩禍底部平面的法線方向，二者不重合的籽晶拼接方式，通過改變籽晶的形狀來減少位錯源，甚至減少多晶晶界產(chǎn)生，實現(xiàn)全單晶，位錯源少的類單晶生長。進而減少了硅片的位錯缺陷，提高了單晶面積比例，提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、延長了電池的壽命，從而提高了光伏器件的性能。
[0005]然而發(fā)明人經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，上述方法仍在存在缺陷。雖然斜面拼接一定程度上減少了間隙的產(chǎn)生，但是由于斜面光滑使得該籽晶拼接方式在籽晶拼接和硅料裝填過程中，可能因壓力導致籽晶拼接變形，從而影響后續(xù)單晶鑄錠質(zhì)量，對籽晶的拼接提出了很高的技術要求，工藝容差性能變差。同時，在加熱過程中緊致排列的籽晶受熱膨脹，可能會翹起，籽晶之間的拼接縫隙會變大，導致后續(xù)晶體位錯增殖，或形成多晶晶界。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:克服上述現(xiàn)有技術的缺陷，提出一種類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明提出的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構，包括互相拼接的籽晶塊，其特征在于:相鄰籽晶塊之間的拼接面為與坩禍底部呈α夾角的平面，α取值范圍為30-60度，并且拼接面一側(cè)的籽晶塊開設有一個長條形的槽，拼接面另一側(cè)的籽晶塊具有適合于插入該槽的一個長條形的凸塊，相鄰籽晶塊拼接后，所述凸塊插入槽內(nèi)且拼接面之間的間隙小于0.5mm。
[0008]本發(fā)明進一步的改進在于:
1、凸塊與槽之間的間隙不大于0.5mm。
[0009]2、所述槽與凸塊之間的間隙填充有硅粉。
[0010]3、籽晶塊為塊狀籽晶、方籽晶或板狀籽晶。
[0011]4、所述槽和凸塊的截面直角呈梯形結構。
[0012]5、所述槽和凸塊位于拼接面的同一側(cè)，槽的上壁所在平面與拼接面的夾角為180° -α，槽的下壁所在平面與拼接面的夾角為α。
[0013]本發(fā)明在籽晶塊拼接面設置互相配合的凸塊與槽形成榫卯結構，提高籽晶拼接面的貼合度，不會因兩個籽晶拼接面的拋光導致兩塊籽晶在壓力下相對滑動。在加熱過程中，邊緣處的籽晶受熱膨脹，榫卯結構更加緊密，縫隙變得更小，相鄰籽晶塊貼合得更緊密，防止籽晶塊邊緣翹起引起的縫隙變大，從而最大程度的減少晶體位錯缺陷，提高了單晶面積比例，提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、延長了電池的壽命，從而提高了光伏器件的性能。并且，槽的上壁與拼接面的夾角為鈍角，有利于熔化的硅液從縫隙中滲入。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0015]圖1是本發(fā)明實施例一籽晶拼接結構示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實施例一籽晶拼接結構爆炸圖。
[0017]圖中標號不意如下:1-軒晶塊，2_軒晶塊，3_槽，4_凸塊，5_拼接面。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0019]實施例一
如圖1、圖2所示，本發(fā)明實施例類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構，包括互相拼接的長條形板狀籽晶塊1、2，相鄰籽晶塊1、2之間的拼接面5為與坩禍底部呈48度夾角的平面，并且拼接面5 —側(cè)的籽晶塊I開設有一個長條形的槽3，拼接面5另一側(cè)的籽晶塊2具有適合于插入該槽3的一個長條形的凸塊4，槽3和凸塊4的截面呈直角梯形結構，相鄰籽晶塊1、2拼接后，凸塊4插入槽3內(nèi)且拼接面5之間的間隙小于0.5mm，凸塊4與槽3之間的間隙為
0.5mmο
[0020]如圖1、圖2所示，槽3和凸塊4位于拼接面5的同一側(cè)，槽3的上壁和下壁均與坩禍底部平行，即槽3的上壁所在平面與拼接面的夾角為132°，槽3的下壁所在平面與拼接面的夾角為48°。為了使籽晶塊之間的拼接更緊密，可以在槽與凸塊的間隙中撒入硅粉，一方面可以減少間隙的空間，另一方面可以防止籽晶塊之間的滑動。
[0021]此外，本發(fā)明實施例還提供了類單晶硅鑄錠用籽晶拼接方法，用于定向凝固法類單晶硅鑄錠，籽晶層由所述籽晶塊緊密排列而成，籽晶塊具有本實施例的籽晶拼接結構。
[0022]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
【主權項】
1.類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構，包括互相拼接的籽晶塊，其特征在于:相鄰籽晶塊之間的拼接面為與坩禍底部呈α夾角的平面，α取值范圍為30-60度，并且拼接面一側(cè)的籽晶塊開設有一個長條形的槽，拼接面另一側(cè)的籽晶塊具有適合于插入該槽的一個長條形的凸塊，相鄰籽晶塊拼接后，所述凸塊插入槽內(nèi)且拼接面之間的間隙小于0.5mm。
2.根據(jù)權利要求1所述的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構，其特征在于:凸塊與槽之間的間隙不大于0.5mm。
3.根據(jù)權利要求2所述的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構，其特征在于:所述槽與凸塊之間的間隙填充有硅粉。
4.根據(jù)權利要求1所述的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構，其特征在于:籽晶塊為塊狀籽晶、方籽晶或板狀籽晶。
5.根據(jù)權利要求1所述的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構，其特征在于:所述槽和凸塊的截面直角呈梯形結構。
6.根據(jù)權利要求5所述的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構，其特征在于:所述槽和凸塊位于拼接面的同一側(cè)，槽的上壁所在平面與拼接面的夾角為180° -α，槽的下壁所在平面與拼接面的夾角為α。
7.類單晶硅鑄錠用籽晶拼接方法，用于定向凝固法類單晶硅鑄錠，其特征在于:籽晶層由所述籽晶塊緊密排列而成，所述籽晶塊具有權利要求1-6任一項所述的籽晶拼接結構。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結構，包括互相拼接的籽晶塊，相鄰籽晶塊之間的拼接面為與坩堝底部呈α夾角的平面，α取值范圍為30-60度，并且拼接面一側(cè)的籽晶塊開設有一個長條形的槽，拼接面另一側(cè)的籽晶塊具有適合于插入該槽的一個長條形的凸塊，相鄰籽晶塊拼接后，凸塊插入槽內(nèi)且拼接面之間的間隙小于0.5mm。本發(fā)明在籽晶塊拼接面設置互相配合的凸塊與槽形成榫卯結構，提高籽晶拼接面的貼合度，在加熱過程中，邊緣處的籽晶受熱膨脹，榫卯結構更加緊密，縫隙變得更小，相鄰籽晶塊貼合得更緊密，防止籽晶塊邊緣翹起引起的縫隙變大，從而最大程度的減少晶體位錯缺陷，提高了單晶面積比例。
【IPC分類】C30B11-14, C30B29-06
【公開號】CN104818521
【申請?zhí)枴緾N201510179772
【發(fā)明人】王強, 花國然, 李俊軍, 鄧潔
【申請人】南通大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月15日