用于晶体硅铸锭的籽晶层结构的制作方法

本申请涉及光伏制造技术领域，特别涉及一种用于晶体硅铸锭的籽晶层结构。

背景技术：

传统的单晶硅片多采用单晶硅棒切割得到；多晶硅片则通过坩埚铸锭，再开方、切割得到。相较而言，多晶硅片具有成本低、产率高等优点，但相应的多晶电池片转换效率会低于单晶电池片。采用类单晶铸锭方法制备得到的类单晶硅片则在一定程度上兼顾传统单晶、多晶硅片的优点，具有较高的性价比，近年成为业内积极研究的方向。

上述类单晶铸锭通过在坩埚底部铺设一层籽晶，再将硅料装填至坩埚内并进行加热，坩埚底部的籽晶在加热过程中不完全熔化，通过单晶诱导的方式使得熔融硅料自籽晶位置向上逐渐完成晶体生长。籽晶上方的硅料熔化后会沿籽晶边缘及相邻籽晶的接缝流到坩埚底部，该部分硅料重新凝固时，体积膨胀，会导致籽晶位置角度发生变化，相邻籽晶的拼接状态发生变化，使得生长后的晶体硅锭中缺陷增加。业内对类单晶铸锭过程中籽晶的形态与拼接方式已进行了相关研究改进，但仍亟需提供一种新的用于晶体硅铸锭的籽晶层结构。

技术实现要素：

本申请目的在于提供一种用于晶体硅铸锭的籽晶层结构，能够降低熔融硅料重新凝固对籽晶层结构的影响，提高晶体硅锭质量。

为实现上述目的，本申请提供一种用于晶体硅铸锭的籽晶层结构，包括沿水平方向间隔排布在坩埚底部的第一籽晶、设置在相邻所述第一籽晶之间的第二籽晶，所述第一籽晶、第二籽晶相互拼接，且所述第二籽晶的底部与坩埚的底壁之间形成有间隙。

作为本申请的进一步改进，所述间隙的高度大于等于1mm，且所述间隙的高度不超过3mm。

作为本申请的进一步改进，所述第一籽晶形成有拼接部及位于所述拼接部下方的基部，所述拼接部形成有第一拼接面，所述基部形成有连接至所述第一拼接面的支撑面；所述第二籽晶形成有向下抵压在所述支撑面上的抵压部，所述抵压部还具有与所述第一拼接面配合相接的第二拼接面。

作为本申请的进一步改进，所述支撑面呈水平设置；所述第一拼接面沿竖直方向连接在所述支撑面与所述拼接部的顶面之间。

作为本申请的进一步改进，所述支撑面自与所述第一拼接面相邻的一侧向外并向上倾斜延伸。

作为本申请的进一步改进，所述第一拼接面自与所述支撑面相邻的一侧向上并朝外倾斜延伸，所述第一拼接面与所述支撑面的夹角设置为60～75°。

作为本申请的进一步改进，所述第二籽晶还形成有向下探伸至相邻所述第一籽晶的基部之间并与所述基部的侧面配合相接的延伸部。

作为本申请的进一步改进，所述拼接部的高度大于所述基部的高度。

作为本申请的进一步改进，所述第一籽晶与第二籽晶的顶面相平齐。

作为本申请的进一步改进，所述第一籽晶设置为方块籽晶，且所述第一籽晶的四周均设置呈台阶状。

作为本申请的进一步改进，所述籽晶层结构还包括边缘籽晶，所述边缘籽晶设置呈倒l型。

作为本申请的进一步改进，相邻所述边缘籽晶的接缝偏离所述间隙。

本发明的有益效果是：采用本申请籽晶层结构，所述第一籽晶与第二籽晶相拼接，自所述第一籽晶与第二籽晶接缝流入该籽晶层底部的硅料重新凝固时，所述间隙能够提供额外的膨胀空间，降低对所述籽晶层结构的位置状态的影响，提高相应的晶体硅锭的质量。

附图说明

图1为本申请籽晶层结构一较佳实施例的平面示意图；

图2为图1中籽晶层结构沿a-a方向的剖视图；

图3为图1中籽晶层结构完成第一籽晶铺设时的状态示意图；

图4为图1中籽晶层结构的第一籽晶的结构示意图；

图5为图1中籽晶层结构铺设在坩埚底部时的状态示意图；

图6为本申请籽晶层结构另一较佳实施例的剖面示意图；

图7为图6中籽晶层结构的第一籽晶的结构示意图。

100-籽晶层结构；10-第一籽晶；11-拼接部；111-顶面；112-第一拼接面；12-基部；121-支撑面；20-第二籽晶；21-抵压部；211-第二拼接面；22-延伸部；30-边缘籽晶；101-间隙；200-坩埚。

具体实施方式

以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

参图1至图5所示，本申请提供的用于晶体硅铸锭的籽晶层结构100包括沿水平方向间隔排布的第一籽晶10、设置在相邻所述第一籽晶10之间的第二籽晶20，所述第一籽晶10、第二籽晶20相互拼接，且所述第二籽晶20的下方形成有间隙101。

所述第一籽晶10朝向第二籽晶20的一侧设置呈台阶状，具体地，所述第一籽晶10形成有拼接部11及位于所述拼接部11下方的基部12，且所述拼接部11的高度大于所述基部12的高度。所述拼接部11具有顶面111及自所述顶面111的边缘向下延伸至所述基部12的第一拼接面112；所述基部12形成有与所述第一拼接面112相连接的支撑面121。

所述第二籽晶20形成有向下抵压在所述支撑面121上的抵压部21、向下探伸至相邻两所述第一籽晶10的基部12之间的延伸部22。所述抵压部21具有与所述第一拼接面112配合相接的第二拼接面211；所述延伸部22与所述基部12的侧面相接配合。

通过上述设计，所述第一籽晶10与第二籽晶20的接缝沿高度方向呈弯折延伸，距离较长。实际铸锭过程中，熔化后的硅料向所述籽晶层结构100底部流动的路线延长，且当硅液流动至所述支撑面121时，其流动速度也会减慢，有效阻止硅液流入所述第一籽晶10底部。进一步地，所述间隙101可用以储存流下来的硅液，且当该部分硅液重新凝固时，所述间隙101亦可为其提供相应的膨胀空间，避免挤压破坏所述籽晶层结构100的位置状态；上述第一籽晶10、第二籽晶20的拼接结构还可以防止坩埚200底部的氮化硅粉尘或其它杂质自籽晶接缝处向上飘入晶体硅锭生长区域，有效阻挡杂质的进入，保证相应的晶体硅锭的生长质量。

所述第一籽晶10的高度通常设置为20mm左右，所述第一籽晶10与第二籽晶20的顶面相平齐，所述第一籽晶10的顶面即所述拼接部11的顶面111。所述第二籽晶20的整体高度小于所述第一籽晶10的高度，以使得所述延伸部22下方形成所述间隙101。所述第一籽晶10、第二籽晶20在铸锭加热过程中会出现部分熔化，将所述拼接部11的高度设置较大，使得所述拼接部11、抵压部21通常不会完全熔化，所述基部12能够对第二籽晶20保持稳定支撑，避免所述第二籽晶20下降，也使得所述籽晶层结构100顶面能够保持相对平整，所述间隙101的高度亦不受影响。

其中，所述延伸部22与相应的坩埚200底壁的距离即所述间隙101的高度，此处，所述间隙101的高度大于等于1mm，且所述间隙101的高度不超过3mm。

本实施例中，所述第一籽晶10设置为方块籽晶，所述方块籽晶可由既定的单晶硅棒切割得到，所述第一籽晶10的四周均设置呈台阶状；所述第二籽晶20设置呈t字型。其中，所述支撑面121呈水平设置；所述第一拼接面112沿竖直方向设置。相应地，所述抵压部21的底面亦呈水平设置并抵压在所述支撑面121上；所述第二拼接面211也沿竖直方向设置并与所述第一拼接面112相互贴近。

除此，所述籽晶层结构100还包括边缘籽晶30，所述边缘籽晶30设置为条状籽晶且将其加工呈倒l型，所述边缘籽晶30的高度优选与所述第一籽晶10相一致，即使得所述边缘籽晶30、第一籽晶10及第二籽晶20三者的顶面均相互平齐。为避免熔融的硅料自所述籽晶层结构100的边缘流入间隙101，相邻所述边缘籽晶30的接缝偏离所述间隙101设置。

实际生产中，首先将若干所述第一籽晶10铺设至坩埚200的底部，若干所述第一籽晶10呈矩形阵列排布(图3所示)，并使得相邻所述第一籽晶10的间距与所述第二籽晶20相适配；接着将所述第二籽晶20装填在相邻所述第一籽晶10之间，并将所述边缘籽晶30设置在第一籽晶10与坩埚200侧壁之间；最后再进行装料生产。

参图6与图7所示，在本申请的另一实施方式中，所述支撑面121自与所述第一拼接面112相邻的一侧向外并向上倾斜延伸，所述支撑面121相对所述水平面的倾斜角度可以设置为15～30°。相邻所述第一籽晶10与第二籽晶20之间的硅料流动路径进一步延长，可以更有效地阻挡硅液流入籽晶层结构100底部，并且，相邻所述第一籽晶10与第二籽晶20的配合更为紧密，不易出现相对位置变化。此处，还将所述第一拼接面112自与所述支撑面121相邻的一侧向上并朝外倾斜延伸，考虑所述第一籽晶10、第二籽晶20的实际加工难度与结构强度，所述第一拼接面112与所述支撑面121的夹角优选设置为60～75°。

综上所述，本申请籽晶层结构100通过在所述第二籽晶20下方设置间隙101，该间隙101能够收容自所述第一籽晶10与第二籽晶20接缝流入的硅料；且当该部分硅料重新凝固时，所述间隙101能够提供额外的膨胀空间，降低硅料重新凝固过程对所述籽晶层结构100的位置状态的影响，提高铸锭质量。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。