一种生产铸造单晶时新型籽晶的铺设方法技术

一种生产铸造单晶时新型籽晶的铺设方法，包括以下步骤：直拉单晶棒去除边皮，截断后得到小长方体形状的籽晶；将籽晶的四个边进行倒角或将籽晶加工成台阶形；将籽晶侧面紧密贴合，铺满整个坩埚底部。硅料熔化阶段，硅液流入籽晶拼接缝，因为籽晶拼接缝底部留有空隙，给硅液凝固体积膨胀预留了足够的空间，所以不会给籽晶造成很大应力，减少了位错的产生，提升了铸造单晶的质量。

A new method of laying seed crystals for casting single crystals

A new seed laying method for producing cast single crystal includes the following steps: the edge skin of Czochralski single crystal rod is removed, the seed crystal with small cuboid shape is obtained after truncation; the four edges of seed crystal are chamfered or the seed crystal is processed into a step shape; the side of seed crystal is closely bonded to cover the bottom of the crucible. In the melting stage of silicon material, silicon liquid flows into the seed splicing seam, because there is a gap at the bottom of the seed splicing seam, which reserves enough space for the expansion of the solidification volume of the silicon liquid, so it will not cause great stress on the seed crystal, reduce the generation of dislocations and improve the quality of the casting single crystal.

【技术实现步骤摘要】
一种生产铸造单晶时新型籽晶的铺设方法
本专利技术涉及一种生产铸造单晶时新型籽晶的铺设方法。
技术介绍
晶体硅在当前的太阳能材料市场占据着绝对优势，从其晶体形态上来讲，可以划分为非晶硅、单晶硅、多晶硅三大类。非晶硅电池成本低，但转换效率也较低，且由于非晶硅的光致衰减效应，致使其性能稳定性较差；单晶硅电池中杂质与缺陷的含量低，转换效率高，但制备工艺复杂，对原料的纯度要求高，所以生产成本也较高；多晶硅电池生产成本较低，但其内部存在大量的晶界、高密度的位错和杂质，这些缺陷降低了硅片少数载流子寿命，使其转换效率比单晶电池效率低1.5%左右。铸造类单晶硅具有一定晶体取向，晶界少、位错密度低，其电池采用碱制绒，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：首先在坩埚底部铺设一层籽晶，在籽晶上面装正常多晶硅铸锭的头料、尾料、边皮和原生多晶硅料，装满硅料后采用半融工艺，即籽晶以上硅料先熔化，待固液界面与籽晶接触后通过降低加热器功率和提升隔热笼等方式，产生纵向温度梯度，在籽晶上表面形核，并且垂直向上生长，最后得到铸造单晶。硅料熔化阶段，硅液流入籽晶拼接缝后会快速凝固，硅液凝固时体积膨胀对籽晶造成很大应力，因此籽晶中会产生位错，这些位错在后续长晶时会大量增殖，从而导致铸造单晶质量严重下降。
技术实现思路
本专利技术其目的就在于提供一种生产铸造单晶时新型籽晶的铺设方法，解决了现有生产铸造单晶方法存在籽晶中会产生位错，这些位错在后续长晶时会大量增殖，从而导致铸造单晶质量严重下降的问题。为实现上述目的而采取的技术方案是，一种生产铸造单晶时新型籽晶的铺设方法，包括以下步骤：步骤a、直拉单晶棒去除边皮，再经过截断后得到小长方体形状的籽晶；步骤b、将与坩埚底接触的小长方体形状籽晶的四个边进行倒角或将小长方体形状的籽晶加工成台阶形；步骤c、籽晶侧面紧密贴合，铺满整个坩埚底部，形成完整的籽晶层。有益效果与现有技术相比本专利技术具有以下优点。本专利技术的优点是，在硅料熔化阶段，硅液流入籽晶拼接缝，因为籽晶具有倒角结构，给硅液凝固时体积膨胀预留了足够的空间，所以不会给籽晶造成很大应力，减少了位错的产生，提升了铸造单晶的质量。附图说明以下结合附图对本专利技术作进一步详述。图1是45°倒角籽晶在坩埚底部的铺设示意图；图2是具有45°倒角的籽晶示意图；图3是圆角籽晶在坩埚底部的铺设示意图；图4是具有圆角的籽晶示意图；图5是台阶型籽晶在坩埚底部的铺设示意图；图6是具有台阶结构的籽晶示意图；图7是采用常规籽晶铺设方法得到铸造单晶的少子寿命测试图；图8是采用本专利技术的籽晶铺设方法后得到铸造单晶的少子寿命测试图。具体实施方式一种生产铸造单晶时新型籽晶的铺设方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤a、直拉单晶棒去除边皮，再经过截断后得到小长方体形状的籽晶；步骤b、将与坩埚底接触的小长方体形状籽晶的四个边进行倒角或将小长方体形状的籽晶加工成台阶形；步骤c、籽晶侧面紧密贴合，铺满整个坩埚底部，形成完整的籽晶层。所述步骤a中小长方体形状的籽晶尺寸范围为120mm×120mm×15mm—156mm×156mm×30mm。所述步骤b中籽晶倒角是45°角或圆角。所述步骤b中籽晶45°倒角占籽晶高度的1/5—2/3；所述步骤b中籽晶圆角半径占籽晶高度的1/5—2/3。所述步骤b中台阶形籽晶的台阶高度占籽晶高度的1/5—2/3。所述步骤c中完整籽晶层是由25块、36块或49块籽晶铺设拼接而成。所述步骤c中坩埚为G5、G6或G7坩埚。实施例1如图1、图2所示，在生产铸造单晶时，提供一种新型籽晶及其铺设方法，包括以下步骤：步骤a直拉单晶棒去除边皮，再经过截断后得到小长方体形状的籽晶，尺寸为156mm×156mm×30mm；步骤b将与坩埚底接触的长方体形状的籽晶的四个边进行倒角，角度为45°，高度15mm；步骤c将籽晶侧面紧密贴合，铺满整个坩埚底部，形成完整的籽晶层。所述步骤c所述完整的籽晶层是由25块籽晶拼接而成。实施例2如图3、图4所示，在生产铸造单晶时，提供一种新型籽晶及其铺设方法，包括以下步骤：步骤a直拉单晶棒去除边皮，再经过截断后得到小长方体形状的籽晶，尺寸为156mm×156mm×30mm；步骤b将与坩埚底接触的长方体形状籽晶的四个边进行倒圆角，圆角半径为15mm；步骤c将籽晶侧面紧密贴合，铺满整个坩埚底部，形成完整的籽晶层。所述步骤c所述完整的籽晶层是由25块籽晶拼接而成。实施例3如图5、图6所示，在生产铸造单晶时，提供一种新型籽晶及其铺设方法，包括以下步骤：步骤a直拉单晶棒去除边皮，再经过截断后得到小长方体形状的籽晶，尺寸为156mm×156mm×30mm；步骤b将籽晶进一步加工成台阶形状，台阶的高度15mm；步骤c将籽晶侧面紧密贴合，铺满整个坩埚底部，形成完整的籽晶层。所述步骤c所述完整的籽晶层是由25块籽晶拼接而成。图7是采用常规籽晶铺设方法得到铸造单晶的少子寿命测试图，图8是采用本专利技术的新型籽晶及其铺设方法后得到铸造单晶的少子寿命测试图，对比可以看出，采用常规籽晶铺设方法，籽晶拼接缝处产生位错，且位错快速增殖，严重影响铸造单晶的质量；采用本专利技术后，籽晶拼接缝空隙处存在少子空洞，但是籽晶拼接缝以上产生位错很少，少子寿命更好，图谱更均匀，铸造单晶质量大幅度提高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产铸造单晶时新型籽晶的铺设方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a 、直拉单晶棒去除边皮，再经过截断后得到小长方体形状的籽晶；步骤b 、将与坩埚底接触的小长方体形状籽晶的四个边进行倒角或将小长方体形状的籽晶加工成台阶形；步骤c 、籽晶侧面紧密贴合，铺满整个坩埚底部，形成完整的籽晶层。

【技术特征摘要】
1.一种生产铸造单晶时新型籽晶的铺设方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、直拉单晶棒去除边皮，再经过截断后得到小长方体形状的籽晶；步骤b、将与坩埚底接触的小长方体形状籽晶的四个边进行倒角或将小长方体形状的籽晶加工成台阶形；步骤c、籽晶侧面紧密贴合，铺满整个坩埚底部，形成完整的籽晶层。2.根据权利要求书1所述的一种生产铸造单晶时新型籽晶的铺设方法，其特征在于，所述步骤a中小长方体形状的籽晶尺寸范围为120mm×120mm×15mm—156mm×156mm×30mm。3.根据权利要求书1所述的一种生产铸造单晶时新型籽晶的铺设方法，其特征在于，所述步骤b中籽晶倒角是45°角或圆角...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世龙，雷琦，刘超，徐云飞，王超，姚晨，张泽兴，黄林，赖昌权，
申请(专利权)人：江西旭阳雷迪高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36