[发明专利]铸锭单晶硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏材料制备领域，具体涉及一种铸锭单晶硅的方法。

背景技术

太阳能光伏发电作为一种最具潜力的可再生能源利用方式，成为取代传统的石化能源、支持人类可持续发展的主要技术，在最近五年来获得了飞速的发展。目前晶体硅太阳能电池占据着光伏产业的主导地位。而硅片的成本占到了电池片成本的一半以上，因此降低硅片成本，提高硅片质量，对于光伏行业的发展有着极其重要的意义。

铸锭单晶硅，是一种通过铸锭的方式形成单晶硅的技术。铸锭单晶硅的功耗之比普通多晶硅多5%，生产的单晶硅的质量接近直拉单晶硅。在不明显增加硅片成本的前提下，使电池效率提高1%以上。但是，由于铸锭单晶是用多块一定尺寸单晶籽晶拼合在一起铸造而成，所以，籽晶缝处会产生大量缺陷，这些缺陷会随着长晶的进行不断扩散。这些缺陷限制了电池的光电转化效率和使用寿命。所以，减少缺陷的产生，限制缺陷的增殖，提高硅片的质量和降低成本成为铸锭单晶现阶段最紧迫的任务。

发明内容

基于此，有必要提供一种铸锭单晶硅的方法，能减少铸锭单晶内部缺陷密度，限制缺陷的增殖，提高制成的电池片的转换效率。

一种铸锭单晶硅的方法，包括在容器底部紧密排列地铺设籽晶及在籽晶上面添加硅料的步骤，其中，铺设的籽晶中，相邻籽晶相互接触的侧面晶向不同，籽晶相互接触的侧面晶向形成5~45度的夹角。

优选地，所述籽晶垂直方向晶向一致。

优选地，所述籽晶垂直方向的晶向为<100>。

优选地，至少使用两种具有不同侧面晶向的籽晶，它们在垂直方向的晶向一致。

优选地，所述籽晶交错排列。

上述铸锭单晶硅的方法中，其中在容器底部铺设籽晶时，相邻籽晶相互接触的侧面晶向不同，籽晶相互接触的侧面晶向形成5~45度的夹角，在晶体生长过程中沿此形成一定的晶界，通过该晶界可以释放由于籽晶接缝处引入的应力，减少缺陷的产生，同时晶界可以抑制位错扩散，减少位错的滑移距离，降低缺陷密度，提高转换效率。

附图说明

图1为各实施例中籽晶摆放示意图；

图2为传统方棒的PL图；

图3为实施例1的方棒的PL图；

图4为传统硅片的PL图；

图5为实施例1的硅片的PL图；

图6为实施例2的方棒的PL图；

图7为实施例2的硅片的PL图。

具体实施方式

以下实施例的铸锭单晶硅的方法采用在硅料下方铺设籽晶的方式，其构思是，在容器（坩埚）底部铺设籽晶时，相邻籽晶相互接触的侧面晶向不同，籽晶相互接触的侧面晶向形成5~45度的夹角，在晶体生长过程中沿此形成一定的晶界，通过该晶界可以释放由于籽晶接缝处引入的应力，减少缺陷的产生，同时晶界可以抑制位错扩散，减少位错的滑移距离，降低缺陷密度，提高转换效率。

下面结合具体实施例说明上述构思是如何实现的。

实施例1

如图1所示，选取两种具有不同侧面晶向且垂直方向晶向为<100>的156×156籽晶，其中⑤号籽晶13块，⑥号籽晶12块。在坩埚底部将这两种籽晶交替摆放，两种籽晶相互接触的侧面晶向形成的夹角为5°。然后在坩埚中装入正常硅料。经过铸锭开方后，对硅锭小方棒和硅片进行光致荧光（Photoluminescence，PL）测试，结果如图2至图5所示。其中图2为传统小方棒（一种籽晶）的PL图片，图3为实施例1的小方棒的PL图片，从图3中可以明显看到晶界，且可以发现隐晶缺陷明显少于图2中的传统小方棒。图4为传统籽晶铸造单晶硅片的PL照片，从图中可以看出籽晶缝隙处会产生大量隐晶；图5显示了实施例1的铸造单晶硅片的PL照片，从图中可以看出铸造单晶硅片在晶界处无隐晶产生，且隐晶未能穿过晶界，这说明晶界可以减少隐晶的产生，并限制隐晶的增殖。将硅片制成电池片后，测试效率发现实施例1的硅片制成的电池片的转换效率较正常铸造单晶硅提高了0.5个百分点。

实施例2