一种类单晶籽晶的铺设方法与流程

本发明属于光伏设备制造技术领域，特别是涉及一种类单晶籽晶的铺设方法。

背景技术：

当前光伏市场对高效低成本的硅片需求较高，多晶铸锭具有低成本的优势，但效率提升遇到技术瓶颈，单晶具有高效率的优势，但拉制成本较高，鉴于上述情况，类单晶铸锭技术成为了一个重点的发展方向。

然而，在现有的类单晶铸锭过程中有如下问题：如图1所示，图1为现有的类单晶铸锭过程中单晶籽晶硅块铺底的示意图，可见，在坩埚101内进行单晶籽晶硅块102的铺底时，硅块与硅块之间是紧密接触的状态，但在运输过程中会出现振动，而且在高温过程中也会热膨胀，这些因素都会使单晶籽晶硅块102之间出现拼接缝103，在高温熔化过程中，硅熔体会沿着这种拼接缝103向下流，由于下部的温度比上部更低，因此流到下部的硅熔体会冷却凝固并异质引晶，导致该区域产生多晶，由此产生的缺陷会降低高效单晶硅片的占比。针对以上问题，目前主要的解决方式是加大籽晶块面积以减少籽晶拼接区域，或者在籽晶层上方铺设一层颗粒料阻挡层，但由于其致密性相对较差，最终仍然因拼接缝而产生多晶，而且单晶籽晶拉制成本较高，单晶籽晶制作成类单晶专用籽晶块的工序较多，铸锭后无法有效的回收利用。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种类单晶籽晶的铺设方法，能够避免硅熔体沿着拼接缝向下流而冷却凝固产生多晶，从而提高高效单晶硅片的比例。

本发明提供的一种类单晶籽晶的铺设方法，包括：

在坩埚底部紧密铺设厚度与籽晶熔化结束跳步高度相同的第一层单晶籽晶；

在所述第一层单晶籽晶上面错位式紧密铺设第二层单晶籽晶，其中，所述第二层单晶籽晶的拼接缝与所述第一层单晶籽晶的拼接缝相互错开。

优选的，在上述类单晶籽晶的铺设方法中，所述第一层单晶籽晶的厚度为15毫米至25毫米。

优选的，在上述类单晶籽晶的铺设方法中，所述第二层单晶籽晶的厚度为10毫米至15毫米。

优选的，在上述类单晶籽晶的铺设方法中，所述第二层单晶籽晶的拼接缝与所述第一层单晶籽晶的拼接缝错开的距离为5毫米至15毫米。

优选的，在上述类单晶籽晶的铺设方法中，所述第一层单晶籽晶和所述第二层单晶籽晶与坩埚内侧面之间的距离为20毫米至40毫米。

优选的，在上述类单晶籽晶的铺设方法中，所述第一层单晶籽晶和所述第二层单晶籽晶的边长范围为158毫米至180毫米。

优选的，在上述类单晶籽晶的铺设方法中，所述第一层单晶籽晶与所述第二层单晶籽晶均为硅单晶籽晶。

通过上述描述可知，本发明提供的上述类单晶籽晶的铺设方法，由于在所述第一层单晶籽晶上面错位式紧密铺设第二层单晶籽晶，其中，所述第二层单晶籽晶的拼接缝与所述第一层单晶籽晶的拼接缝相互错开，因此即使因运输或高温导致第二层单晶籽晶之间产生拼接缝，高温熔化的液体穿透第二层单晶籽晶之间的拼接缝之后也不会进入第一层单晶籽晶之间的拼接缝，也就是说，这种铺设方法能够避免硅熔体沿着拼接缝向下流而冷却凝固产生多晶，从而提高高效单晶硅片的比例，并降低生产成本。

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为现有的类单晶铸锭过程中单晶籽晶硅块铺底的示意图；

图2为本申请提供的一种类单晶籽晶的铺设方法的示意图；

图3为本申请提供的类单晶籽晶铺设状态示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种类单晶籽晶的铺设方法，能够避免硅熔体沿着拼接缝向下流而冷却凝固产生多晶，从而提高高效单晶硅片的比例，并降低生产成本。

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。

本申请提供的一种类单晶籽晶的铺设方法的实施例如图2所示，图2为本申请提供的一种类单晶籽晶的铺设方法的示意图，并结合图3，图3为本申请提供的类单晶籽晶铺设状态示意图，该方法包括如下步骤：

s1：在坩埚201底部紧密铺设厚度与籽晶熔化结束跳步高度相同的第一层单晶籽晶202；

需要说明的是，类单晶籽晶生长工艺采用的是单晶籽晶，能够起到引晶的作用，因此该步骤中先铺设第一层单晶籽晶202，其间形成了拼接缝203，而且类单晶籽晶生长工艺是一种半熔工艺，需要保留底部一层籽晶不被熔化从而进行引晶，在实际的长晶控制过程中，由熔化阶段跳步至长晶阶段，固液界面一段时间后稳定在籽晶的某一高度并开始向上结晶，从而完成籽晶诱导，这里提到的跳步高度即作为该步骤中第一层单晶籽晶202的高度，这样第一层单晶籽晶在整个长晶过程中就不会被熔化，从而当长晶结束之后可以将其取出并进行回收利用，作为下一炉类单晶生长所用的第一层单晶籽晶，从而可以降低生产成本。

s2：在第一层单晶籽晶202上面错位式紧密铺设第二层单晶籽晶204，其中，第二层单晶籽晶204的拼接缝205与第一层单晶籽晶202的拼接缝203相互错开。

该步骤中将第二层单晶籽晶204与第一层单晶籽晶202错开式放置，也就是说，相邻的第二层单晶籽晶204之间的拼接缝205下面不会存在相邻的第一层单晶籽晶202之间的拼接缝203，这样即使熔体从第二层单晶籽晶204之间的拼接缝205流下去，也会只接触到第一层单晶籽晶202的上表面，而不会继续沿着第一层单晶籽晶202之间的拼接缝203向下流，从而避免了这部分熔体冷凝产生多晶而对最终得到的晶体品质产生不利影响。另外需要说明的是，这个实施例只是利用两层单晶籽晶错开式放置进行说明，实际上还可以继续在第二层单晶籽晶的上面设置更多层单晶籽晶，依然将相邻两层的单晶籽晶的拼接缝错开设置，能更完美的避免熔体流入第一层单晶籽晶之间的拼接缝内。

通过上述描述可知，本申请提供的上述类单晶籽晶的铺设方法，由于在第一层单晶籽晶上面错位式紧密铺设第二层单晶籽晶，其中，第二层单晶籽晶的拼接缝与第一层单晶籽晶的拼接缝相互错开，因此即使因运输或高温导致第二层单晶籽晶之间产生拼接缝，高温熔化的液体穿透第二层单晶籽晶之间的拼接缝之后也不会进入第一层单晶籽晶之间的拼接缝，也就是说，这种铺设方法能够避免硅熔体沿着拼接缝向下流而冷却凝固产生多晶，从而提高高效单晶硅片的比例。

在一个优选的实施例中，第一层单晶籽晶的厚度为15毫米至25毫米，需要说明的是，现有技术中常规的方案中，只采用一层单晶籽晶，其厚度一般控制在25毫米至50毫米，而实际长晶过程中都会控制其籽晶保留高度距坩埚底面15毫米至25毫米，也就是从坩埚底面以上15毫米至25毫米范围内的单晶籽晶会在长晶结束后得到保留，这样的工艺比较成熟，而本实施例是基于这种成熟的工艺，既然设置了两层单晶籽晶，那么就可以将位于下部的第一层单晶籽晶高度设置为15毫米至25毫米，这样在每次长晶过程中都不会熔化，从而铸锭结束后，硅块品检截断，硅块去尾部分进行二次截断，将下部的单晶籽晶单独截断管控清洗，清洗完毕进行下一轮投炉使用，降低生产成本。

进一步的，第二层单晶籽晶的厚度可以优选为10毫米至15毫米，这种厚度能够满足引晶工艺的需求，而且成本较低，如果厚度更大的话并不会给引晶工艺带来更多好处却凭空增加了成本。

在一个具体的实施例中，第二层单晶籽晶的拼接缝与第一层单晶籽晶的拼接缝错开的距离为5毫米至15毫米，需要说明的是，这种错开的距离足以避免熔体同时穿越两层单晶籽晶的拼接缝，具体而言，就是高温熔化过程中熔体沿着第二层单晶籽晶之间的拼接缝流下去，之后被第一层单晶籽晶挡住，由于第一层单晶籽晶的厚度与籽晶熔化结束跳步高度一致，因此拼接缝之间的熔体会被完全熔化，无法起到引晶效果，从而不会像现有技术中那样产生多晶而对最终产品质量产生不利影响。

在另一个实施例中，第一层单晶籽晶和第二层单晶籽晶与坩埚内侧面之间的距离为可以优选为20毫米至40毫米，这里需要说明的是，铸锭过程中，由于熔体热膨胀挤压坩埚，可能有溢流的风险，所以铺设的单晶籽晶不能与坩埚侧面直接接触，而需要保留一定的间隙，单晶籽晶本身有一定尺寸，铺设后与坩埚侧壁之间就会产生间隙，另外，针对不同的坩埚，该间隙也有一定的差异。

具体的，第一层单晶籽晶和第二层单晶籽晶的边长范围为158毫米至180毫米，而且，第一层单晶籽晶与第二层单晶籽晶均可以为硅单晶籽晶。

综上所述，上述实施例通过双层错位叠加的形式铺底，避免常规方案熔化过程中，硅熔体从拼接缝出渗透，最后异质引晶形成多晶的问题；另一方面，双层籽晶的铺设，下层籽晶受到硅熔体的击腐蚀减少，籽晶性能保留的相对较好，可以重复使用，降低生产成本。

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。