一种大尺寸类单晶籽晶及其制作方法与流程

本发明属于铸锭技术领域，特别是涉及一种大尺寸类单晶籽晶及其制作方法。

背景技术：

在太阳能光伏行业，目前主要使用的是提拉法单晶硅和铸造多晶硅制作的电池片。与提拉单晶相比，多晶硅铸锭拥有产量大和成本低的优势，但是多晶硅片的转换效率要低于单晶，于是一种介于两者之间的类单晶应运而生。这种采用铸锭方式制作的类单晶产品，使用的是无位错单晶作为籽晶铺设在坩埚底部用于形核，而在籽晶铺设过程中要保证拼接缝没有落硅，也就是尽可能的减少拼接缝的数量。

目前所使用最广泛的方法如下：将提拉单晶整棒切成方块状，然后用36块(根据炉台大小而变化数量)铺设在坩埚底部用做籽晶，这种铺设方法会带来大量的拼接缝，对方块籽晶无损伤的制作要求高，对员工的摆放手法要求高。一旦产生拼接缝，非单晶的形核点就会极大的影响到类单晶整锭的质量。目前最接近的方案是：使用竖直切割的方式制作长条状的籽晶而不制作方块状的籽晶，但是这种制作方法只能做略大的籽晶，减少拼接缝的数量而不能彻底消除拼接缝。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种大尺寸类单晶籽晶及其制作方法，能够杜绝拼接缝对铸锭的影响，有效的阻止多晶硅在类单晶铸锭过程中形核。

本发明提供的一种大尺寸类单晶籽晶，包括多个紧密排列的籽晶单体，所有的所述籽晶单体的预设位置以上熔接成一体式，且所述籽晶单体的预设位置以下具有拼接缝。

优选的，在上述大尺寸类单晶籽晶中，所述预设位置的范围为从所述籽晶单体的顶部以下5mm至10mm。

优选的，在上述大尺寸类单晶籽晶中，所有的所述籽晶单体排列成的整体与坩埚的形状相匹配。

优选的，在上述大尺寸类单晶籽晶中，所述籽晶单体的数量为25块或36块。

优选的，在上述大尺寸类单晶籽晶中，所述籽晶单体的直径范围为：156.5-156.8mm。

优选的，在上述大尺寸类单晶籽晶中，所述籽晶单体的偏转角度的范围为：0°至90°。

本发明提供的一种大尺寸类单晶籽晶的制作方法，包括：

制作多个籽晶单体；

将所述籽晶单体紧密排列在坩埚底部；

利用半熔工艺对所述籽晶单体的表面进行微熔；

当微熔至所述籽晶单体的预设位置之后，开始定向凝固，固液界面上移直至所有的籽晶单体结晶。

优选的，在上述大尺寸类单晶籽晶的制作方法中，所述预设位置的范围为从所述籽晶单体的顶部以下5mm至10mm。

通过上述描述可知，本发明提供的上述大尺寸类单晶籽晶及其制作方法，由于该大尺寸类单晶籽晶包括多个紧密排列的籽晶单体，所有的所述籽晶单体的预设位置以上熔接成一体式，且所述籽晶单体的预设位置以下具有拼接缝，因此能够杜绝拼接缝对铸锭的影响，有效的阻止多晶硅在类单晶铸锭过程中形核。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种大尺寸类单晶籽晶的示意图；

图2为本申请实施例提供的第一种大尺寸类单晶籽晶的制作方法的示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想在于提供一种大尺寸类单晶籽晶及其制作方法，能够杜绝拼接缝对铸锭的影响，有效的阻止多晶硅在类单晶铸锭过程中形核。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供的第一种大尺寸类单晶籽晶如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种大尺寸类单晶籽晶的示意图，该大尺寸类单晶籽晶包括多个紧密排列的籽晶单体1(虚线框围起来的部分)，所有的所述籽晶单体1的预设位置以上熔接成一体式，且所述籽晶单体1的预设位置以下具有拼接缝2。

需要说明的是，上述拼接缝是籽晶单体排列好之后本身就不可避免的，只不过在预设位置以上利用了微熔方式将这些籽晶单体之间的拼接缝消除了，没有任何缝隙的情况下，在利用这种籽晶来生长类单晶的过程中，就不再发生漏硅现象。

通过上述描述可知，本申请实施例提供的第一种大尺寸类单晶籽晶，由于包括多个紧密排列的籽晶单体，所有的所述籽晶单体的预设位置以上熔接成一体式，且所述籽晶单体的预设位置以下具有拼接缝，因此能够杜绝拼接缝对铸锭的影响，有效的阻止多晶硅在类单晶铸锭过程中形核。

本申请实施例提供的第二种大尺寸类单晶籽晶，是在上述第一种大尺寸类单晶籽晶的基础上，还包括如下技术特征：

所述预设位置的范围为从所述籽晶单体的顶部以下5mm至10mm。

在这种情况下，可以利用半熔工艺对籽晶单体的表面进行微熔，当固液界面到达5mm至10mm时，就开始定向凝固，使固液界面上移直至所有熔体结晶，这就使得籽晶单体的上面一部分形成一个无缝连接的整体，有效避免漏硅现象，另外，这仅是一个优选范围，当然还可以根据实际情况来设置其他的预设位置的值，此处并不限制。

本申请实施例提供的第三种大尺寸类单晶籽晶，是在上述第一种大尺寸类单晶籽晶的基础上，还包括如下技术特征：

所有的所述籽晶单体排列成的整体与坩埚的形状相匹配。

需要说明的是，在制作这种籽晶的时候，就要考虑到后续长晶过程利用的坩埚的形状，因此将二者匹配好之后，就可以更方便的长晶，提高工作效率。

本申请实施例提供的第四种大尺寸类单晶籽晶，是在上述第一种大尺寸类单晶籽晶的基础上，还包括如下技术特征：

所述籽晶单体的数量为25块或36块。

需要说明的是，这两种数量的籽晶单体的方案对应与不同类型的坩埚大小，可以根据实际需要来决定将何种数量的籽晶单体微熔成一个整体。

本申请实施例提供的第五种大尺寸类单晶籽晶，是在上述第一种大尺寸类单晶籽晶的基础上，还包括如下技术特征：

所述籽晶单体的直径范围为：156.5-156.8mm。

需要说明的是，这种直径范围的籽晶单体是比较常见的，易于操作。

本申请实施例提供的第六种大尺寸类单晶籽晶，是在上述第一种至第五种大尺寸类单晶籽晶中任一种的基础上，还包括如下技术特征：

所述籽晶单体的偏转角度的范围为：0°至90°。

也就是说，相邻的两个籽晶单体在制作时可以选择不同的偏转角度去切割，此处并不限制。

本申请实施例提供的第一种大尺寸类单晶籽晶的制作方法如图2所示，图2为本申请实施例提供的第一种大尺寸类单晶籽晶的制作方法的示意图，该方法包括如下步骤：

s1：制作多个籽晶单体；

具体的，可以选用一大直径无位错单晶硅棒，去头尾，切割成设定长度尺寸，将去头尾的单晶硅棒去边皮变为方棒，将方棒按设定长度(约30mm但不限制)切割成方块，得到最终单晶方块，将单晶方块进行酸洗除杂工作制得籽晶单体。

s2：将所述籽晶单体紧密排列在坩埚底部；

具体的，将方块状的籽晶单体平铺在坩埚底部，坩埚上方和侧面装有加热器，坩埚的其余空间不装入其他硅料。

s3：利用半熔工艺对所述籽晶单体的表面进行微熔；

s4：当微熔至所述籽晶单体的预设位置之后，开始定向凝固，固液界面上移直至所有的籽晶单体结晶。

该步骤中，因为初始成核结晶是发生在单晶籽晶单体面上的过程，所以生长出来的也是大晶粒的类单晶，与此同时，在熔化和结晶的过程中，所铺设的籽晶单体拼接缝也被完全覆盖为类单晶层，经过冷却，退火后出炉褪去坩埚既得整块无拼接缝的籽晶，将所得籽晶进行切割去边，酸洗后即可作为大尺寸类单晶籽晶，用于后续进行回炉铸锭，可见，通过半熔定向凝固法，使单晶籽晶自熔后结晶，形成足以遮盖拼接缝的熔体层，从而得到大尺寸类单晶籽晶。

本申请实施例提供的第二种大尺寸类单晶籽晶的制作方法，是在上述第一种大尺寸类单晶籽晶的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述预设位置的范围为从所述籽晶单体的顶部以下5mm至10mm。

在这种情况下，可以利用半熔工艺对籽晶单体的表面进行微熔，当固液界面到达5mm至10mm时，就开始定向凝固，使固液界面上移直至所有熔体结晶，这就使得籽晶单体的上面一部分形成一个无缝连接的整体，有效避免漏硅现象，另外，这仅是一个优选范围，当然还可以根据实际情况来设置其他的预设位置的值，此处并不限制。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。