[发明专利]一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法

说明书

本发明公开了一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法，方法如下：直拉单晶圆棒去除边皮后得到无圆角的单晶方棒；垂直晶硅生长方向将单晶方棒切割成大籽晶块；所述单晶方棒或边皮切割成小籽晶块；将所述大、小籽晶块铺设在坩埚底部，形成完整的籽晶层；在籽晶层上放置原生多晶硅料、单晶边皮及头尾边等循环料；将装满多晶硅料的坩埚放入铸锭炉中，采用半融工艺得到铸造单晶硅锭或多晶硅锭；将硅锭进行开方，开方后得到小方锭；将小方锭进行切片后得到铸造单晶硅片或多晶硅片。本发明小籽晶块与大籽晶块接缝处形成的功能晶界阻止坩埚四周的多晶晶粒往内部生长，降低多晶占比，将大籽晶块设计成长条形，减少籽晶接缝，减少了硅片的位错缺陷。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法。

背景技术

在当前太阳能市场中，晶硅电池占据着绝对优势，晶体硅太阳能产品主要包含单晶硅及多晶硅，其中单晶硅电池中杂质及缺陷含量低，转换效率高，制备工艺复杂，对原料的纯度要求高，生产成本高，多晶硅电池内部存在大量的晶界、高密度的位错及杂质，其转换效率比单晶硅电池低2％以上。

而铸造单晶硅是一种同时具有单晶硅转换效率高及多晶硅高性价比的产品。铸造单晶硅具有一定的晶体取向、晶界少、位错密度较低，其电池采用碱制绒，从清洗制绒开始，电池工艺和单晶电池一样，转换效率比多晶硅电池明显提高，甚至接近单晶硅电池，其生产成本明显低于单晶硅，具有重要的商业价值。

目前生产铸造单晶的一般步骤为：在坩埚底部铺设一层单晶籽晶，在单晶籽晶上面装正常铸锭的头料、尾料、边皮和原生多晶硅料，采用半融工艺得到铸造单晶。其中单晶籽晶的铺设与硅锭生产过程中的位错缺陷、多晶占比紧密联系，所以籽晶拼接过程尤为重要，以下是目前生产常规籽晶拼接过程，图1为生产常规铸造单晶时的籽晶铺设示意图，图2为生产常规铸造单晶时的开方示意图，图3为生产常规铸造单晶小方锭切成硅片示意图。

如图4所示，由于籽晶与籽晶接缝是主要的位错源，位错源在后期长晶过程中会大量增殖，影响铸造单晶的晶体质量，同时坩埚侧壁非(100)晶向的晶粒容易向铸造单晶硅锭内部扩展定向生长，形成大量的多晶晶粒。如图5所示，将铸造单晶硅锭开方后的小方锭边缘存在较多的多晶晶粒及位错缺陷。因此目前生产的铸造单晶仍然还存在大量的位错缺陷及一定的多晶占比，从而影响到铸造单晶硅片的质量，进而影响到铸造单晶硅片的市场推广。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法，其通过改变籽晶的铺设方式，大幅减少了铸造单晶硅片的位错缺陷及多晶占比，从而提高了铸造单晶硅片质量的铸造晶硅制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种减少位错缺陷及多晶占比的铸造晶硅制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1、直拉单晶圆棒去除边皮后得到无圆角的单晶方棒；

S2、垂直晶硅生长方向将所述单晶方棒切割成大籽晶块；

S3、将所述单晶方棒或边皮切割成小籽晶块；

S4、将所述大、小籽晶块铺设在坩埚底部，其中大籽晶块铺设在坩埚中间区域，小籽晶块铺设在坩埚四周边缘，形成完整的籽晶层；

S5、在所述籽晶层上放置原生多晶硅料、单晶边皮及头尾边等循环料；

S6、将所述装满多晶硅料的坩埚放入铸锭炉中，采用半融工艺得到铸造单晶硅锭或多晶硅锭；

S7、将所述硅锭进行开方，开方后得到小方锭；

S8、将所述小方锭进行切片后得到铸造单晶硅片或多晶硅片。

优选的，S2中所述大籽晶的长度为铸造单晶硅片宽度的2-10倍，所述大籽晶的宽度比铸造单晶硅片宽2-20mm。