[发明专利]一种用于铸锭单晶的籽晶制备方法及其铺设方法

说明书

本发明公开了一种用于铸锭单晶的籽晶制备方法及其铺设方法。它具体包括如下步骤：在籽晶生长阶段，先确定晶体的生长方向所对应的晶向，沿确定的晶体生长方向进行垂直生长，且要采用无位错单晶的制备方法来进行，将籽晶生长为棒料；在籽晶加工阶段，首先要沿籽晶的生长方向对应晶向将籽晶棒切割成截面为正方形的棒料；棒料切好后，再将籽晶切割成籽晶块料切好后，对籽晶块料进行研磨、倒角加工，然后进行碱洗，以消除加工时籽晶表面的损伤层。本发明的有益效果是：不会产生多晶形核，从源头上消除了铸锭单晶的多晶形核的可能性；能够消除籽晶中50%的位错，而且在整个单晶的生长过程中，能够使位错的产生几率降到最低。

技术领域

本发明涉及硅晶体生长相关技术领域，尤其是指一种用于铸锭单晶的籽晶制备方法及其铺设方法。

背景技术

现有的单晶硅晶体生长主要采用CZ法直拉单晶生长方式。系采用石英玻璃坩埚承载多晶硅，在炉内熔化后，用籽晶从上方缓慢吊入硅液，经过缩颈、放肩工序后进行等径生长。籽晶通常是直径10毫米左右，长度约50~100毫米的单晶棒，用金属丝牵引从上至下放置到硅液中。

目前传统的铸锭单晶则同样是将多块籽晶平铺在坩埚底部的，籽晶的大小与铸锭后所切割的小硅方的平面尺寸相同，厚度在20毫米到50毫米之间；籽晶铺设的数量与坩埚的规格对应，比如G6坩埚铺设36块，G7坩埚铺49块，G8坩埚铺设64块；籽晶铺好后，上面放入多晶硅料，加热熔化（熔化是要保证所有籽晶的上部都熔化，但同时不得发生籽晶熔穿的情形）；然后通过底部冷却，晶体从底部的籽晶开始向上生长。

现在几乎所有的铸锭单晶硅的厂家都采取这种方式，对于籽晶的加工，只有尺寸的要求，没有的其它要求。

这种籽晶铺设方式在晶体生长时，籽晶与籽晶之间、籽晶与坩埚壁、籽晶与坩埚底部之间有缝隙，因而不可避免会产生多晶形核，也非常容易导致籽晶的顶部未熔而产生多晶在籽晶的顶部形核，或者籽晶熔穿而在坩埚底部形成多晶形核。这些原因导致铸造单晶含有大量的多晶，同时也在晶体内部产生大量的位错，因此，这种籽晶铺设方式是导致传统的铸锭单晶中有大量的多晶存在，而被称为“类单晶”或“准单晶”的主要原因。多晶的存在必然导致晶体的转换效率无法提高，同时，这种方式由于对于籽晶原生的位错无法削减，同时由于温度控制主要用来确保籽晶的上部熔化而底部不能全部融化，因此，根本无法顾及位错的形核与产生与否，而且大量多晶的形成也会产生应力而导致在单晶内部产生大量的位错（位错密度高达10⁵/cm²以上），导致“类单晶”的单晶部分的质量也无法满足光伏电池的要求，因而无法进行大规模生产。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种能够有效降低位错产生几率的用于铸锭单晶的籽晶制备方法及其铺设方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于铸锭单晶的籽晶制备方法，根据单晶硅的生长方式，按照特定晶向进行生长，按照特定晶向进行切割，然后进行表面消位错处理，具体包括如下步骤：

（1）在籽晶生产阶段，先确定晶体的生长方向所对应的晶向，沿确定的晶体生长方向进行垂直生长，且要采用无位错单晶的制备方法来进行，将籽晶生长为棒料；

（2）在籽晶加工阶段，首先要沿籽晶的生长方向对应晶向将籽晶棒切割成截面为正方形的棒料；

（3）棒料切好后，再将籽晶切割成10~50mm厚的籽晶块料；

（4）切好后，对籽晶块料进行研磨、倒角加工，然后进行碱洗，以消除加工时籽晶表面的损伤层。

本发明提供了一种用于铸锭单晶的籽晶制备方式，能够提高保证在用铸锭法进行单晶生长时，不会产生多晶形核，从源头上消除了铸锭单晶的多晶形核的可能性；而且在整个单晶的生长过程中，能够使位错的产生几率降到最低。

作为优选，在籽晶生产阶段，采用直拉单晶法或铸锭单晶法进行生产籽晶。