专利名称：铸锭单晶硅的方法
技术领域：
本发明涉及太阳能光伏材料制备领域，具体涉及ー种铸锭单晶硅的方法。
背景技术：
太阳能光伏发电作为ー种最具潜力的可再生能源利用方式，成为取代传统的石化能源、支持人类可持续发展的主要技术，在最近五年来获得了飞速的发展。目前晶体硅太阳能电池占据着光伏产业的主导地位。而硅片的成本占到了电池片成本的一半以上，因此降低硅片成本，提高硅片质量，对于光伏行业的发展有着极其重要的意义。铸锭单晶硅，是ー种通过铸锭的方式形成单晶硅的技木。铸锭单晶硅的功耗之比普通多晶硅多5%，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，使电池效率提高1%以上。但是，由于铸锭单晶是用多块一定尺寸单晶籽晶拼合在一起鋳造而成，所以，籽晶缝处会产生大量缺陷，这些缺陷会随着长晶的进行不断扩散。这些缺陷限制了电池的光电转化效率和使用寿命。所以，减少缺陷的产生，限制缺陷的増殖，提高硅片的质量和降低成本成为铸锭单晶现阶段最紧迫的任务。
发明内容
基于此，有必要提供一种铸锭单晶硅的方法，能减少铸锭单晶内部缺陷密度，限制缺陷的増殖，提高制成的电池片的转换效率。一种铸锭单晶硅的方法，包括在容器底部紧密排列地铺设籽晶及在籽晶上面添加硅料的步骤，其中，铺设的籽晶中，相邻籽晶相互接触的侧面晶向不同，籽晶相互接触的侧面晶向形成5 45度的夹角。优选地，所述籽晶垂直方向晶向一致。优选地，所述籽晶垂直方向的晶向为〈100〉。优选地，至少使用两种具有不同侧面晶向的籽晶，它们在垂直方向的晶向一致。优选地，所述籽晶交错排列。上述铸锭单晶硅的方法中，其中在容器底部铺设籽晶时，相邻籽晶相互接触的侧面晶向不同，籽晶相互接触的侧面晶向形成5 45度的夹角，在晶体生长过程中沿此形成一定的晶界，通过该晶界可以释放由于籽晶接缝处引入的应力，减少缺陷的产生，同时晶界可以抑制位错扩散，减少位错的滑移距离，降低缺陷密度，提高转换效率。
图I为各实施例中籽晶摆放示意图；图2为传统方棒的PL图；图3为实施例I的方棒的PL图；图4为传统硅片的PL图；图5为实施例I的硅片的PL图6为实施例2的方棒的PL图；图7为实施例2的硅片的PL图。
具体实施例方式以下实施例的铸锭单晶硅的方法采用在硅料下方铺设籽晶的方式，其构思是，在容器(坩埚)底部铺设籽晶时，相邻籽晶相互接触的侧面晶向不同，籽晶相互接触的侧面晶向形成5 45度的夹角，在晶体生长过程中沿此形成一定的晶界，通过该晶界可以释放由于籽晶接缝处引入的应力，减少缺陷的产生，同时晶界可以抑制位错扩散，減少位错的滑移距离，降低缺陷密度，提高转换效率。下面结合具体实施例说明上述构思是如何实现的。实施例I如图I所示，选取两种具有不同侧面晶向且垂直方向晶向为〈100〉的156X156籽晶，其中⑤号籽晶13块，⑥号籽晶12块。在坩埚底部将这两种籽晶交替摆放，两种籽晶相互接触的侧面晶向形成的夹角为5°。然后在坩埚中装入正常硅料。经过铸锭开方后，对娃锭小方棒和娃片进行光致突光(Photoluminescence, PL)测试,结果如图2至图5所示。其中图2为传统小方棒(一种籽晶)的PL图片，图3为实施例I的小方棒的PL图片，从图3中可以明显看到晶界，且可以发现隐晶缺陷明显少于图2中的传统小方棒。图4为传统籽晶铸造单晶硅片的PL照片，从图中可以看出籽晶缝隙处会产生大量隐晶；图5显示了实施例I的铸造单晶硅片的PL照片，从图中可以看出鋳造单晶硅片在晶界处无隐晶产生，且隐 晶未能穿过晶界，这说明晶界可以减少隐晶的产生，并限制隐晶的増殖。将硅片制成电池片后，测试效率发现实施例I的硅片制成的电池片的转换效率较正常铸造单晶硅提高了 0.5个百分点。实施例2选取两种具有不同侧面晶向且垂直方向晶向为〈100〉的125X 125籽晶，两种籽晶相互接触的侧面晶向形成的夹角为45°。在坩埚底部将这两种籽晶交替摆放(如图I所示)，然后在坩埚中装入正常硅料。图6为实施例2的小方棒的PL图片，从图6中可以明显看到晶界，且可以发现隐晶缺陷明显少于图2中的传统小方棒。图7显示了实施例2的铸造单晶硅片的PL照片，从图中可以看出鋳造单晶硅片在晶界处无隐晶产生，且隐晶未能穿过晶界，这说明晶界可以减少隐晶的产生，并限制隐晶的増殖。经过铸锭开方切片后，将硅片制成电池片后，测试效率发现实施例2中硅片制成的电池片的转换效率较正常鋳造单晶硅提高了 0.7个百分点。可以使用两种以上侧面晶向不同的籽晶，进行交错排列，只要保证籽晶相互接触的侧面晶向不同，籽晶相互接触的侧面晶向形成5 45度的夹角即可。以上实施例的铸锭单晶硅方法中，在铺设籽晶时，籽晶相互接触的侧面晶向形成5 45度的夹角，在晶体生长过程中沿此形成一定的晶界，通过该晶界可以释放由于籽晶接缝处引入的应力，减少缺陷的产生，同时晶界可以抑制位错扩散，減少位错的滑移距离，降低缺陷密度，提高转换效率。另外，上述方法对硅片表面的晶向无影响，可以发挥碱制绒的优势，可以使准单晶转换效率提高0. 59TO. 7%。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种铸锭单晶硅的方法，包括在容器底部紧密排列地铺设籽晶及在籽晶上面添加硅料的步骤，其特征在于，铺设的籽晶中，相邻籽晶相互接触的侧面晶向不同，籽晶相互接触的侧面晶向形成5 45度的夹角。
2.根据权利要求I所述的铸锭单晶硅的方法，其特征在于，所述籽晶垂直方向晶向ー致。
3.根据权利要求I或2所述的铸锭单晶硅的方法，其特征在于，所述籽晶垂直方向的晶向为〈100〉。
4.根据权利要求I所述的铸锭单晶硅的方法，其特征在于，至少使用两种具有不同侧面晶向的籽晶，它们在垂直方向的晶向一致。
5.根据权利要求4所述的铸锭单晶硅的方法，其特征在于，所述籽晶交错排列。
全文摘要
本发明涉及一种铸锭单晶硅的方法，包括在容器底部紧密排列地铺设籽晶及在籽晶上面添加硅料的步骤，其特征在于，铺设的籽晶中，相邻籽晶相互接触的侧面晶向不同，籽晶相互接触的侧面晶向形成5~45度的夹角。上述铸锭单晶硅的方法中，相邻籽晶相互接触的侧面晶向之间的夹角，在晶体生长过程中沿此形成一定的晶界，通过该晶界可以释放由于籽晶接缝处引入的应力，减少缺陷的产生，同时晶界可以抑制位错扩散，减少位错的滑移距离，降低缺陷密度，提高转换效率。
文档编号C30B29/06GK102747417SQ20121025887
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月24日 优先权日2012年7月24日
发明者武鹏, 游达, 胡亚兰, 郑玉芹 申请人:江苏协鑫硅材料科技发展有限公司