[发明专利]铸锭单晶硅生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸锭单晶硅生产方法。

背景技术

在光伏产业中，高光电转换效率和低成本一直是各光伏企业所追求的，晶体硅作为当前最主要的太阳电池材料，其电池具有较高的光电转换效率。太阳能晶体硅主要包括直拉法(CZ)单晶硅和铸锭法多晶硅。

直拉法得到的单晶硅具有缺陷密度低、光电转换效率高的特点，特别是碱制绒电池工艺的应用，使其表面形成规则的金字塔织构，提高了表面光的吸收，从而大大提高了光电转换效率。但是直拉法具有产率低、成本高等缺点，与市场发展要求低成本相背。

铸锭法多晶硅，具有成本低、产率高等优点，且氧含量低于CZ法单晶硅，生产出的光伏组件光衰减较CZ法低，但是转换效率也低1.5-2%。

铸锭法单晶硅，也叫准单晶、晶单晶、次单晶，是当前国内外企业均在积极开发的一种，其是在石英坩埚底部铺一层单晶硅块，然后上面装上多晶硅料，在熔化的过程保持籽晶块被熔化一定高度，但不能熔化完，然后以单晶诱导的方式向上定向凝固出单晶硅锭。该方法既保持了铸锭法成本低、产率高、氧含量低等优点，又具有了单晶晶体缺陷密度低，而且可以利用碱制绒电池工艺，达到接近于CZ法的转换效率，且做成的组件具有较低的光衰减。

在铸锭单晶生产过程中，由于目前广泛采用25块156mm×156mm×25mm的方块（100）晶向单晶硅块（CZ法得到）作为籽晶，现在的籽晶加工精度无法实现无缝拼接，这样就导致生产出来的晶锭在籽晶缝处成为位错缺陷的形成源，位错会随着晶体的向上生长成指数增值直至布满整个截面（在PL图像中以1-5mm的亚晶界形式表现出来，一般在晶锭100-150mm开始就已布满整个截面），缝隙越大，初始缺陷密度越大，缝隙过大则会生长出多晶花纹。增值的位错对电池的转换效率有严重的危害，所得到的硅片效率比铸锭多晶硅片效率还低0.1-0.4%。因此对于籽晶缝隙的缩小，对整个铸锭单晶的晶体质量尤其重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种铸锭单晶硅生产方法，消除籽晶缝隙对铸锭单晶整锭晶体质量的影响，得到低缺陷密度的铸锭单晶晶锭。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铸锭单晶硅生产方法，坩埚底部铺一层诱导籽晶块，诱导籽晶块下方垫用于在熔化末期及长晶初期，在拼接区域形成拼接缝隙处温度高于两侧温度的横向温度梯度的散热装置，然后在诱导籽晶块上面装多晶硅料，在熔化的过程保持诱导籽晶块被熔化一定高度，但不能熔化完，然后以单晶诱导的方式向上定向凝固出单晶硅锭。

散热装置的具有结构可以是：散热装置为垫在诱导籽晶块的接缝下方的熔接条。

或者，散热装置为组合散热垫板，组合散热垫板包括垫在诱导籽晶块的接缝下方的熔接条和石墨散热板，石墨散热板表面上具有凹槽，熔接条通过嵌入凹槽与石墨散热板组装成组合散热垫板。

为使坩埚的底部热电偶的测量温度能很好的反应固液界面的位置，坩埚为拼接坩埚，散热装置为拼接坩埚的坩埚底板，坩埚底板包括垫在诱导籽晶块的接缝下方的熔接条和石墨散热板，石墨散热板表面上具有凹槽，熔接条通过嵌入凹槽与石墨散热板组成一体,。

熔接条为石英材质、刚玉或刚玉莫来石。

熔接条采用石英材质，并且构成石英框。

诱导籽晶块的接缝中线与熔接条的中线重合。

为对籽晶缝产生的非诱导成核晶体向上扩长形成最优的抑制效果，进一步限定，在诱导籽晶块的拼接区域形成5-15℃/cm的横向温度梯度。

本发明的有益效果是：采用本发明的方法，可以消除诱导籽晶块的缝隙对铸锭单晶整锭晶体质量的影响，得到低缺陷密度的铸锭单晶晶锭，整锭的电池平均光电转换效率提高了0.3%以上。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的石英框的结构示意图；

图2是本发明的石墨散热板的结构示意图；

图3是本发明的组合散热垫板的结构示意图；

图4是本发明的长晶初期示意图；

图5本发明的实例3的拼接坩埚的剖视图；

图中：1.坩埚，2.诱导籽晶块，3.石英框，31.熔接条，4.石墨散热板,41.凹槽。

具体实施方式