单晶硅籽晶拼接方法与流程

本发明涉及光伏太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种单晶硅籽晶拼接方法。

背景技术：

近年来，单晶硅和多晶硅广泛用于光伏太阳能电池、液晶显示等领域。其中，单晶硅是一种比较活泼的非金属元素，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。

目前单晶硅的常用的制造方法为定向凝固法，通过人工在坩埚的底端规则的铺设长方体单晶硅籽晶，以形成籽晶层；再将硅料铺设与籽晶层上；然后高温加热坩埚，以使硅料全部熔化并使籽晶层部分熔化，再通过定向散热而在未熔化单晶硅籽晶上实现硅锭的定向生长，获得与单晶硅籽晶一致的晶粒。

上述单晶硅的铸锭方法，由于单晶籽晶不是整体切割，单晶硅籽晶的表面平整性差，在拼接单晶硅籽晶时，拼接在一起的单晶硅籽晶之间参差不齐，使相邻两单晶硅籽晶之间的拼接缝隙达到2-3mm，拼接缝隙较大，导致单晶硅在定向生长时会在拼接缝处形成较密集的非单晶晶核，并在生长过程中形成杂乱晶粒以及位错缺陷源，从而导致单晶硅成品的质量差。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的是提供一种单晶硅籽晶的拼接方法，以解决单晶硅籽晶在拼接形成籽晶层的过程中单晶硅籽晶之间缝隙过大的问题

本发明提供了一种单晶硅籽晶的拼接方法，包括：依次在每一单晶硅籽晶的拼接面涂覆粘结剂，然后将涂覆有所述粘结剂的单晶硅籽晶按预设位置依次在一水平工作台上拼接，以形成一籽晶层；静置预设时间后，通过机器手将所述籽晶层放入一坩埚的底端。

上述单晶硅籽晶的拼接方法，通过粘结剂将相邻两单晶硅籽晶的拼接面粘结在一起，并静置预设时间，以使粘结剂干固，进而使多个单晶硅籽晶形成以籽晶层，再将籽晶层放入坩埚底端，单晶硅籽晶拼接面之间的粘结剂，既起到粘结相邻两单晶硅籽晶的作用，又可消除相邻两单晶硅籽晶之间的拼接缝隙，避免了因拼接缝隙而导致的缺陷，提高了单晶硅成品的质量。

进一步地，所述粘结剂的主要组分包括硅溶胶和陶瓷粘结剂混合物，硅溶胶与陶瓷粘结剂混合比例的范围为1：3至2：1。

进一步地，每两个所述单晶硅籽晶之间的高度差均小于1mm。

进一步地，所述粘结剂的涂覆方式为：从所述拼接面的下端向上涂覆，且涂覆后的粘结剂的高度为所述拼接面的高度的20％-100％。

进一步地，所述将涂覆有所述粘结剂的单晶硅籽晶按预设位置依次在一水平工作台上拼接的步骤包括：挤压拼接好的两所述单晶硅籽晶，以使两所述单晶硅籽晶拼接紧密。

进一步地，所述静置预设时间的步骤之前，所述方法包括：将籽晶层放置在湿度小于50％的室内。

进一步地，所述预设时间为600s-3600s。

进一步地，所述依次在每一单晶硅籽晶的拼接面涂覆粘结剂的步骤之前，所述方法包括：对每一所述单晶硅籽晶进行冲洗。

进一步地，所述籽晶层的四条边与对应的坩埚内壁的距离相等。

进一步地，所述水平工作台的表面粗糙度小于0.2mm。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的单晶硅籽晶拼接方法的流程图；

图2为本发明第一实施例中的单晶硅籽晶在水平工作台上的剖面结构示意图；

图3为本发明第一实施例中的籽晶层在坩埚中的俯视结构示意图。

主要元件符号说明：

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

请参阅图1至图3，本发明第一实施例提供的一种单晶硅籽晶的拼接方法，包括步骤s01和步骤s02。

步骤s01，依次在每一单晶硅籽晶10的拼接面涂覆粘结剂，然后将涂覆有所述粘结剂30的单晶硅籽晶10按预设位置依次在一表面粗糙度小于0.2mm的水平工作台20上拼接，以形成一籽晶层100。

具体的，在本实施例中，预先挑选36块单晶硅籽晶10，每两个所述单晶硅籽晶之间的高度差均小于1mm，依次将这36块单晶硅籽晶10的拼接面涂覆上粘结剂30，并按6×6的方式依次将36块单晶硅籽晶10拼接，以形成以籽晶层100。

可以理解的，挑选完所述单晶硅籽晶10之前，可以对每一所述单晶硅籽晶10进行冲洗，以清除单晶硅籽晶10表面上的污垢和灰尘。

具体的，在本实施例中，所述粘结剂30的主要组分包括硅溶胶和陶瓷粘结剂混合物，硅溶胶与陶瓷粘结剂混合比例为1：3，硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的sio2含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为msio2.nh2o；制备硅溶胶有不同的途径。最常用的方法有离子交换法、硅粉一步水解法、硅烷水解法等。

其中，陶瓷粘结剂其主要成分是颗粒小、硬度高的石英砂(二氧化硅)，和水泥、胶粉。他是一种遇水可再分散的憎水性的乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚胶粉；其主要作用是在粘结剂处于新拌状态时,具有分散和引气功效,因此可改善剂的工作性；使剂的保水性增强，从而使水泥可在很长一段时间内进行水化，更充分的水化形成使剂获得了较高的强；此外，胶粉分散后成膜并作为第二种胶粘剂发挥增强作用，作为增强材料分布与整个剂体系中，因此增加了剂的内聚力；并能对收缩裂缝进行桥接，起到了很好封闭作用。

可以理解的，在单晶铸锭过程中，部分籽晶层会熔化，填充在熔化部分的籽晶缝隙处的相应粘结剂也会熔化，但是硅溶胶和陶瓷粘结剂的主要组分均为二氧化硅，而二氧化硅的活性高，很容易和硅反应，生成硅和游离氧，所以硅溶胶粘结剂的使用不会产生杂质形核中心。

具体的，所述粘结剂30的涂覆方式为：从所述拼接面的下端向上涂覆，且涂覆后的粘结剂30的高度为所述拼接面的高度可以的20％，在本发明的一个实施例中，涂覆后的粘结剂30的高度为所述拼接面的高度的20％-100％均可。

具体的，在本实施例一个中，所述将涂覆有所述粘结剂的单晶硅籽晶按预设位置依次在一水平工作台20上拼接的步骤包括：挤压拼接好的两所述单晶硅籽晶10，以使两所述单晶硅籽晶10拼接紧密。

步骤s02，静置预设时间后，通过机器手将所述籽晶层100放入坩埚40的底端。

将拼接好的籽晶层100静置600s，以使所述粘结剂30干固，最终使36块单晶硅籽晶10拼接成以稳固的籽晶层100，然后通过所述机械手(图未标出)将籽晶层100放置在坩埚40的底端，所述籽晶层100在所述坩埚40底端的位置需与对应的坩埚内壁的距离相等，以使后续达到铸锭过程中，所述籽晶层100四周的单晶硅在定向生长时保持对称。

将具体的，在本实施例中，所述机械手的一端与一控制装置(图未标出)连接，所述控制装置用于控制机械手工作，可以理解的，因为籽晶层100由多个单晶硅籽晶10拼接而成，其表面较为光滑平整，可通过在所述机械手的自由末端设置多个吸盘，多个吸盘用于固定籽晶层100，具体的，可根据吸盘的大小来相应的调整吸盘的个数，如吸盘大则吸力大，可设置较少的吸盘，如吸盘小则吸力小，则需设置多个吸盘，可以理解的，通过吸盘固定所述籽晶层100，相较于硬质夹具，可避免损伤籽晶层100。

具体的，在本发明的一个实施例中，在所述静置预设时间的步骤之前，先将籽晶层100放置在一湿度小于50％的室内，具体的，湿度，指的是空气湿度，它是空气中水蒸气的含量；空气中液态或固态的水不算在湿度中，不含水蒸气的空气被称为干空气，一般大气中的水蒸气可以占空气体积的0％到4％。

上述单晶硅籽晶的拼接方法，通过粘结剂30将相邻两单晶硅籽晶101的拼接面粘结在一起，并静置预设时间，以使粘结剂30干固，进而使多个单晶硅籽晶10形成以籽晶层100，再将籽晶层100放入坩埚40的底端，单晶硅籽晶10拼接面之间的粘结剂，既起到粘结相邻两单晶硅籽晶0的作用，又可消除相邻两单晶硅籽晶10之间的拼接缝隙，避免了因拼接缝隙而导致的缺陷，提高了单晶硅成品的质量。

实施例二

本发明第二实施例提供的一种单晶硅籽晶的拼接方法，包括步骤s11和步骤s12。

步骤s11，挑选49块单晶硅籽晶10，依次在每一单晶硅籽晶10的拼接面涂覆粘结剂，然后将涂覆有所述粘结剂30的单晶硅籽晶10按7×7的方式依次在一表面粗糙度小于0.2mm的水平工作台20上将49块单晶硅籽晶10拼接，以形成以籽晶层100。

具体的，在本实施例中，所述粘结剂30的主要组分包括硅溶胶和陶瓷粘结剂混合物，硅溶胶与陶瓷粘结剂混合比例为1：1。

步骤s12，静置3600s后，通过机器手将所述籽晶层100放入坩埚40的底端。

实施例三，

本发明第三实施例提供的一种单晶硅籽晶的拼接方法，包括步骤s21和步骤s22。

步骤s21，挑选25块单晶硅籽晶10，依次在每一单晶硅籽晶10的拼接面涂覆粘结剂，然后将涂覆有所述粘结剂30的单晶硅籽晶10按5×5的方式依次在一表面粗糙度小于0.2mm的水平工作台20上将25块单晶硅籽晶10拼接，以形成以籽晶层100。

具体的，在本实施例中，所述粘结剂30的主要组分包括硅溶胶和陶瓷粘结剂混合物，硅溶胶与陶瓷粘结剂混合比例为2：1。

步骤s22，静置1800s后，通过机器手将所述籽晶层100放入坩埚40的底端。

结合实施例一、实施例二、实施例三可知，所述粘结剂30的主要组分包括硅溶胶和陶瓷粘结剂混合物，硅溶胶与陶瓷粘结剂混合比例的范围为1：3至2：1均可。

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。