專利名稱：鑄錠單晶硅的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏材料制備領域，具體涉及ー種鑄錠單晶硅的方法。
背景技術：
太陽能光伏發(fā)電作為ー種最具潛力的可再生能源利用方式，成為取代傳統(tǒng)的石化能源、支持人類可持續(xù)發(fā)展的主要技術，在最近五年來獲得了飛速的發(fā)展。目前晶體硅太陽能電池占據著光伏產業(yè)的主導地位。而硅片的成本占到了電池片成本的一半以上，因此降低硅片成本，提高硅片質量，對于光伏行業(yè)的發(fā)展有著極其重要的意義。鑄錠單晶硅，是ー種通過鑄錠的方式形成單晶硅的技木。鑄錠單晶硅的功耗之比普通多晶硅多5%，生產的單晶硅的質量接近直拉單晶硅。在不明顯增加硅片成本的前提下，使電池效率提高1%以上。但是，由于鑄錠單晶是用多塊一定尺寸單晶籽晶拼合在一起鋳造而成，所以，籽晶縫處會產生大量缺陷，這些缺陷會隨著長晶的進行不斷擴散。這些缺陷限制了電池的光電轉化效率和使用壽命。所以，減少缺陷的產生，限制缺陷的増殖，提高硅片的質量和降低成本成為鑄錠單晶現(xiàn)階段最緊迫的任務。

發(fā)明內容
基于此，有必要提供一種鑄錠單晶硅的方法，能減少鑄錠單晶內部缺陷密度，限制缺陷的増殖，提高制成的電池片的轉換效率。一種鑄錠單晶硅的方法，包括在容器底部緊密排列地鋪設籽晶及在籽晶上面添加硅料的步驟，其中，鋪設的籽晶中，相鄰籽晶相互接觸的側面晶向不同，籽晶相互接觸的側面晶向形成5 45度的夾角。優(yōu)選地，所述籽晶垂直方向晶向一致。優(yōu)選地，所述籽晶垂直方向的晶向為〈100〉。優(yōu)選地，至少使用兩種具有不同側面晶向的籽晶，它們在垂直方向的晶向一致。優(yōu)選地，所述籽晶交錯排列。上述鑄錠單晶硅的方法中，其中在容器底部鋪設籽晶時，相鄰籽晶相互接觸的側面晶向不同，籽晶相互接觸的側面晶向形成5 45度的夾角，在晶體生長過程中沿此形成一定的晶界，通過該晶界可以釋放由于籽晶接縫處引入的應力，減少缺陷的產生，同時晶界可以抑制位錯擴散，減少位錯的滑移距離，降低缺陷密度，提高轉換效率。


圖I為各實施例中籽晶擺放示意圖；圖2為傳統(tǒng)方棒的PL圖；圖3為實施例I的方棒的PL圖；圖4為傳統(tǒng)硅片的PL圖；圖5為實施例I的硅片的PL圖6為實施例2的方棒的PL圖；圖7為實施例2的硅片的PL圖。
具體實施例方式以下實施例的鑄錠單晶硅的方法采用在硅料下方鋪設籽晶的方式，其構思是，在容器(坩堝)底部鋪設籽晶時，相鄰籽晶相互接觸的側面晶向不同，籽晶相互接觸的側面晶向形成5 45度的夾角，在晶體生長過程中沿此形成一定的晶界，通過該晶界可以釋放由于籽晶接縫處引入的應力，減少缺陷的產生，同時晶界可以抑制位錯擴散，減少位錯的滑移距離，降低缺陷密度，提高轉換效率。下面結合具體實施例說明上述構思是如何實現(xiàn)的。實施例I如圖I所示，選取兩種具有不同側面晶向且垂直方向晶向為〈100〉的156X156籽晶，其中⑤號籽晶13塊，⑥號籽晶12塊。在坩堝底部將這兩種籽晶交替擺放，兩種籽晶相互接觸的側面晶向形成的夾角為5°。然后在坩堝中裝入正常硅料。經過鑄錠開方后，對娃錠小方棒和娃片進行光致突光(Photoluminescence, PL)測試,結果如圖2至圖5所示。其中圖2為傳統(tǒng)小方棒(一種籽晶)的PL圖片，圖3為實施例I的小方棒的PL圖片，從圖3中可以明顯看到晶界，且可以發(fā)現(xiàn)隱晶缺陷明顯少于圖2中的傳統(tǒng)小方棒。圖4為傳統(tǒng)籽晶鑄造單晶硅片的PL照片，從圖中可以看出籽晶縫隙處會產生大量隱晶；圖5顯示了實施例I的鑄造單晶硅片的PL照片，從圖中可以看出鋳造單晶硅片在晶界處無隱晶產生，且隱 晶未能穿過晶界，這說明晶界可以減少隱晶的產生，并限制隱晶的増殖。將硅片制成電池片后，測試效率發(fā)現(xiàn)實施例I的硅片制成的電池片的轉換效率較正常鑄造單晶硅提高了 0.5個百分點。實施例2選取兩種具有不同側面晶向且垂直方向晶向為〈100〉的125X 125籽晶，兩種籽晶相互接觸的側面晶向形成的夾角為45°。在坩堝底部將這兩種籽晶交替擺放(如圖I所示)，然后在坩堝中裝入正常硅料。圖6為實施例2的小方棒的PL圖片，從圖6中可以明顯看到晶界，且可以發(fā)現(xiàn)隱晶缺陷明顯少于圖2中的傳統(tǒng)小方棒。圖7顯示了實施例2的鑄造單晶硅片的PL照片，從圖中可以看出鋳造單晶硅片在晶界處無隱晶產生，且隱晶未能穿過晶界，這說明晶界可以減少隱晶的產生，并限制隱晶的増殖。經過鑄錠開方切片后，將硅片制成電池片后，測試效率發(fā)現(xiàn)實施例2中硅片制成的電池片的轉換效率較正常鋳造單晶硅提高了 0.7個百分點。可以使用兩種以上側面晶向不同的籽晶，進行交錯排列，只要保證籽晶相互接觸的側面晶向不同，籽晶相互接觸的側面晶向形成5 45度的夾角即可。以上實施例的鑄錠單晶硅方法中，在鋪設籽晶時，籽晶相互接觸的側面晶向形成5 45度的夾角，在晶體生長過程中沿此形成一定的晶界，通過該晶界可以釋放由于籽晶接縫處引入的應力，減少缺陷的產生，同時晶界可以抑制位錯擴散，減少位錯的滑移距離，降低缺陷密度，提高轉換效率。另外，上述方法對硅片表面的晶向無影響，可以發(fā)揮堿制絨的優(yōu)勢，可以使準單晶轉換效率提高0. 59TO. 7%。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種鑄錠單晶硅的方法，包括在容器底部緊密排列地鋪設籽晶及在籽晶上面添加硅料的步驟，其特征在于，鋪設的籽晶中，相鄰籽晶相互接觸的側面晶向不同，籽晶相互接觸的側面晶向形成5 45度的夾角。
2.根據權利要求I所述的鑄錠單晶硅的方法，其特征在于，所述籽晶垂直方向晶向ー致。
3.根據權利要求I或2所述的鑄錠單晶硅的方法，其特征在于，所述籽晶垂直方向的晶向為〈100〉。
4.根據權利要求I所述的鑄錠單晶硅的方法，其特征在于，至少使用兩種具有不同側面晶向的籽晶，它們在垂直方向的晶向一致。
5.根據權利要求4所述的鑄錠單晶硅的方法，其特征在于，所述籽晶交錯排列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鑄錠單晶硅的方法，包括在容器底部緊密排列地鋪設籽晶及在籽晶上面添加硅料的步驟，其特征在于，鋪設的籽晶中，相鄰籽晶相互接觸的側面晶向不同，籽晶相互接觸的側面晶向形成5~45度的夾角。上述鑄錠單晶硅的方法中，相鄰籽晶相互接觸的側面晶向之間的夾角，在晶體生長過程中沿此形成一定的晶界，通過該晶界可以釋放由于籽晶接縫處引入的應力，減少缺陷的產生，同時晶界可以抑制位錯擴散，減少位錯的滑移距離，降低缺陷密度，提高轉換效率。
文檔編號C30B29/06GK102747417SQ20121025887
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權日2012年7月24日
發(fā)明者武鵬, 游達, 胡亞蘭, 鄭玉芹 申請人:江蘇協(xié)鑫硅材料科技發(fā)展有限公司