[发明专利]铸造单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铸造单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法。铸造单晶硅锭的制备方法包括如下步骤：在容器的底部铺设回收单晶籽晶，形成单晶籽晶层；回收单晶籽晶自远离容器底部向靠近容器底部的方向为第一方向，第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同；在单晶籽晶层上装硅料，加热使硅料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，长晶之后得到铸造单晶硅锭。上述铸造单晶硅锭的制备方法，在长晶过程中改变了回收单晶籽晶中缺陷的生长方向，利用回收单晶籽晶中已有缺陷引导后续缺陷向与之前相反的方向扩展，实现了使用回收单晶籽晶生长的铸锭单晶硅锭的缺陷不再继续沿原方向扩展增殖，反而逐渐收窄甚至消失，提高了铸造单晶硅锭的良率。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏材料技术领域，特别是涉及一种铸造单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法。

背景技术

太阳能光伏发电是目前发展最快的可持续能源利用的形式之一，近些年来在各国都得到了迅速的发展。目前，利用铸造法生产太阳能用单晶硅的方法受到了越来越多的关注。铸造单晶硅具有直拉单晶硅低缺陷的优点，并且可以通过碱制绒的方法形成金字塔型的织构，提高对光的吸收，从而提高转化效率；同时，铸造单晶硅也具有铸造多晶硅生产成本低，产量高的优点。因此，铸造单晶硅继承了直拉单晶硅和铸造多晶硅的优点，克服了两种方式各自的缺点，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，使电池转换效率提高1％以上。成为降低太阳能电池生产成本的重要途径。

目前铸造单晶普遍采用直拉单晶方块作为籽晶，在籽晶上面生长铸造单晶方锭。由于直拉单晶作为铸造单晶籽晶的成本较高，所以铸造单晶生产厂家都对籽晶进行循环利用，直拉单晶方块籽晶称之为新籽晶。在新籽晶生长的硅锭上截取部分作为籽晶再次循环利用，这类单晶籽晶称为回收单晶籽晶。由于新单晶籽晶第一次使用后(以下简称回收单晶籽晶)会在内部产生位错缺陷，因此再次使用时铸造单晶会在回收单晶籽晶的位错缺陷处生长，位错缺陷也会随之生长增殖，导致铸造单晶硅锭的良率下降，质量降低。

发明内容

基于此，有必要针对如何提高铸造单晶硅锭的良率的问题，提供一种铸造单晶硅锭及其制备方法、铸造单晶硅片及其制备方法。

一种铸造单晶硅锭的制备方法，包括如下步骤：

在容器的底部铺设回收单晶籽晶，形成单晶籽晶层；其中，所述回收单晶籽晶自远离容器底部向靠近容器底部的方向为第一方向，所述第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同；

在所述单晶籽晶层上装硅料，加热使硅料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，长晶之后得到铸造单晶硅锭。

上述铸造单晶硅锭的制备方法，由于第一方向与回收单晶籽晶的原晶体生长方向相同，因此在长晶过程中改变了回收单晶籽晶中缺陷的生长方向，由于单晶籽晶中缺陷扩展有择优取向，利用回收单晶籽晶中已有缺陷引导后续缺陷向与之前相反的方向扩展，实现了使用回收单晶籽晶生长的铸锭单晶硅锭的缺陷不再继续沿原方向扩展增殖，反而逐渐收窄甚至消失，提高了铸造单晶硅锭的良率。

在其中一个实施例中，在容器的底部铺设回收单晶籽晶的步骤为：

切割成品铸造单晶硅锭的尾部，经过机械加工及清洗后，得到回收单晶籽晶；

将所述回收单晶籽晶按照与原晶体生长方向相反的方向倒置铺设于容器的底部。

在其中一个实施例中，所述单晶籽晶层的厚度为10mm～50mm。

在其中一个实施例中，长晶过程中，辅以过冷度为0～50。

在其中一个实施例中，加热使硅原料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，长晶之后得到铸造单晶硅锭的步骤为：

对容器进行加热，使硅原料完全熔化、单晶籽晶层部分熔化，以形成液体层，至少保持与容器底部接触的部分单晶籽晶层为固态；