[发明专利]类单晶硅锭制备方法及切割制备类单晶硅片方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏领域，尤其涉及一种类单晶硅锭制备方法及切割制备类单晶硅片方法。

背景技术

当今社会，能源消耗越来越多，随着传统能源的短缺及对环境的污染，人们迫切需要开发新的能源，太阳能以其可再生及对环境无污染等优点成为人们关注的重点。目前太阳能一般存储在太阳能电池内，现有的制造太阳能电池的晶体硅主要是采用直拉法的单晶硅及采用铸锭技术的多晶硅。多晶硅虽然生产操作简单且成本低，但电池转换效率较低、寿命短；直拉单晶硅虽然转换效率高，但操作复杂，成本较高。在这种背景下，介于多晶硅和单晶硅之间的类单晶（Mono Like）逐渐进入了人们的视野。

类单晶基于多晶铸锭的工艺，其通过使用单晶籽晶进行晶体生长，获得外观和电性能均类似单晶的多晶硅片。这种通过铸锭的方式形成单晶硅的技术，其功耗只比普通多晶硅多5%，所生产的单晶硅的质量却接近直拉单晶硅。

现有的类单晶生长技术，一般将<100>籽晶铺设在坩埚内再投料进行生长，这种籽晶生长时会在{111}晶面产生位错滑移，由于{111}晶面和<100>晶向大约成54.11度夹角，所以生长的类单晶的位错不断繁殖生长，且面积越来越大。此外，在坩埚侧壁和籽晶缝隙处，容易生长出非<100>晶向的多晶来，如此会影响后续的切片及生产的全单晶硅片的数量，不能满足生产要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种类单晶硅锭制备方法，其利用制备的<110>晶向的单晶硅籽晶生长后得到位错面积较小的类单晶硅锭。

本发明还提供两种切割制备类单晶硅片方法，通过选择合适的切割方向，切割上述制备得到的类单晶硅锭，可以得到较多的类单晶硅片，提高了材料的使用率和生产效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种类单晶硅锭制备方法，至少包括以下步骤：

在坩埚底部铺设单晶硅籽晶，形成籽晶层，所述单晶硅籽晶为<110>晶相；

在所述籽晶层上方设置熔融状态的硅料，并控制所述籽晶层不被完全融化；以及

控制所述坩埚内的温度沿垂直于所述坩埚底部向上的方向逐渐上升形成温度梯度，使得所述熔融状态的硅料在未熔化的籽晶层上沿<110>晶向结晶生长，制备得到类单晶硅锭。

其中，所述单晶硅籽晶的制备至少包括如下步骤：

提供<100>单晶硅棒，所述<100>单晶硅棒具有{100}晶面；

将所述<100>单晶硅棒以垂直于所述{100}晶面的棱线为轴旋转45o；及

沿<100>晶向将所述<100>单晶硅棒切割成预设的形状和尺寸，获得单晶硅籽晶。

其中，所述单晶硅籽晶具有{110}晶面和{100}晶面，且所述{110}晶面垂直于所述{100}晶面，在所述在坩埚底部铺设单晶硅籽晶时，所述单晶硅籽晶的{100}晶面朝向所述坩埚侧壁铺设。

其中，所述单晶硅籽晶的{110}晶面的尺寸为100mm～1120mm。

其中，所述单晶硅籽晶的厚度为5mm～30mm。

本发明提供一种由上述制备得到的类单晶硅锭切割制备类单晶硅片的方法，包括以下步骤：

将所述类单晶硅锭沿平行于<110>晶向进行开方，得到类单晶硅块；及

将所述类单晶硅块沿平行于{100}晶面方向进行切割，得到类单晶硅片，所述类单晶硅片为<100>晶相。

其中，在将所述类单晶硅块沿平行于{100}晶面方向进行切割之前，还包括去除所述类单晶硅块的红区。

本发明还提供一种由上述制备得到的类单晶硅锭切割制备类单晶硅片的方法，包括以下步骤：

将所述类单晶硅锭沿垂直于<110>晶向进行开方，得到类单晶硅块；及

将所述类单晶硅块沿平行于{100}晶面方向进行切割，得到类单晶硅片，所述类单晶硅片为<100>晶相。

其中，在将所述类单晶硅块沿平行于{100}晶面方向进行切割之前，还包括去除所述类单晶硅块的红区。

本发明提供的类单晶硅锭制备方法及切割制备类单晶硅片的方法，通过制备所述单晶硅籽晶并利用该单晶硅籽晶生长得到所述类单晶硅锭，然后采用合适的方向切割所述类单晶硅锭，获得所述类单晶硅片。本发明提供的类单晶硅锭及硅片制备方法，生成的类单晶硅锭位错面积小，切割效率高，提高了材料使用率和生产效率，满足了使用要求。