一种籽晶铺设方法、晶体硅及其制备方法_3

文档序号:9805156阅读:来源:国知局
熔体与第一硅块层之间的缝隙接触,待第二硅块层完全熔化且硅熔体进入第一硅块层的 缝隙中时,调节热场形成过冷状态,使硅熔体在第一硅块层基础上和第一硅块层的缝隙底 部的第一籽晶层基础上开始长晶。
[0100]该实施方式中,第二硅块层作为第一硅块层的缝隙保护层,避免在硅熔体熔化过 程中,硅熔体提前与第一硅块层的缝隙接触,直至第二硅块层被完全熔化后,硅熔体才进入 第一硅块层的缝隙中长晶,降低了杂质对籽晶缝隙的污染。
[0101] 本发明另一优选实施方式中,当第二籽晶层包括两层硅块层时,步骤(2)具体为: 在第二硅块层上方填装硅料,加热使硅料熔化形成硅熔体,待硅熔体进入第二硅块层的缝 隙中且第二硅块层不被完全熔化时,调节热场形成过冷状态,使硅熔体在第二硅块层基础 上和第二硅块层的缝隙底部的第一硅块层基础上开始长晶。
[0102] 上述两种实施方式中,第一种实施方式为:当第二籽晶层为两层硅块层时,第二硅 块层可以完全被熔化,从而硅熔体的引晶基础为第一硅块层和第一硅块层的缝隙底部的第 一籽晶层,第二种实施方式为:第二硅块层也可以不完全熔化,从而硅熔体的引晶基础为第 二硅块层和第二硅块层的缝隙底部的第一硅块层,但由于第一种实施方式中,第二硅块层 可以作为第一硅块层的保护层,避免硅熔体提前进入第一硅块层的缝隙中,同时避免了杂 质进入第一硅块层的缝隙中,因此得到的晶体硅的位错更少。
[0103] 本发明一优选实施方式中,当第二籽晶层包括三层或三层以上硅块层时,硅熔体 引晶的基础可以选择第二籽晶层中的任意两个相邻的硅块层或硅熔体引晶的基础可以选 择第一籽晶层和第一硅块层。
[0104] 本发明实施方式中,第二籽晶层为一层硅块层或多层硅块层,当第二籽晶层为一 层硅块层时,第二籽晶层的高度小于2cm;当第二籽晶层为多层硅块层时,多层硅块层中作 为引晶基础的相邻两层硅块层中的上层硅块层的高度小于2cm。当引晶基础选自多层硅块 层中相邻两层娃块层时,这相邻两层娃块层中上层的娃块层的高度小于2cm。
[0105] 本发明实施方式中,籽晶层还包括保护层,保护层的铺设方法为:在第二籽晶层上 铺设硅材料,硅材料覆盖在第二籽晶层的缝隙上,形成保护层。
[0106] 本发明实施方式中,当在第二籽晶层上设置保护层时,步骤(2)具体为:在保护层 上方填装硅料,加热使硅料熔化形成硅熔体,在硅料熔化过程中,保护层阻挡硅熔体与第二 籽晶层接触,待保护层完全熔化且硅熔体待硅熔体进入第二籽晶层的缝隙时,调节热场形 成过冷状态,使硅熔体在第二籽晶层基础上和第二籽晶层缝隙底部的第一籽晶层基础上开 始长晶。
[0107] 本发明一优选实施方式中,保护层由一整块硅块或为多块硅块拼接而成。
[0108] 当保护层为一整块硅块时,保护层中没有缝隙,保护层可以将硅熔体与第二籽晶 层隔开;当保护层为多块硅块或多块硅片拼接而成时,相邻硅片之间紧密接触留有很小的 缝隙,但由于第二籽晶层缝隙上覆盖有保护层,在硅料熔化过程中,保护层可以将硅熔体与 第二籽晶层之间的缝隙隔开,避免在长晶开始前硅熔体就进入缝隙中,从而避免杂质进入 缝隙中引起位错。
[0109] 本发明实施方式中,在填装硅料的过程中还加入了掺杂剂。
[0110] 根据硅料的电阻率添加掺杂剂以适应不同晶体硅片的电性需求,本发明一优选实 施方式中,掺杂剂为硼、磷或镓。
[0111] 本发明实施方式中,晶体硅为类单晶硅锭或多晶硅锭。
[0112] 本发明实施方式中,多晶硅锭为含大晶粒的多晶硅。
[0113] 本发明实施方式中,类单晶硅锭的少子寿命不小于7us。
[0114] 本发明实施方式中,类单晶硅锭的位错密度不大于2 X104/cm2。
[0115] 本发明第二方面提供的一种晶体硅的制备方法,通过在第一籽晶层上设置了第二 籽晶层,利用第二籽晶层覆盖第一籽晶层籽晶之间的拼接缝隙,以使籽晶层在垂直于所述 坩埚底部的方向上没有贯通的缝隙,在熔化阶段硅熔体不会熔到拼接缝处开始引晶,这样 晶体硅不会受到拼接缝的影响;第二籽晶层之间留有宽度不小于lcm的缝隙,缝隙较宽,硅 熔体在该缝隙中凝固不会产生的较大的生长应力,也不会在缝隙中积聚分凝的杂质,引晶 的基础为第一籽晶层以及第一籽晶层缝隙底部的第二籽晶层,因此可以减少位错的产生, 另外,由于消除了拼接缝隙的影响,晶体硅不容易形成小角度晶界,减少了位错的增殖,提 高了晶体硅质量。本发明提供的晶体硅的制备方法操作简单,可控性高。
[0116] 第三方面,本发明提供了一种晶体,该硅晶体硅是按照上述制备方法制得的。
[0117]本发明第三方面提供的晶体硅少子寿命较高,位错较少,利用本发明晶体硅制得 的太阳能电池片的转换效率比普通的晶体硅制得的电池效率提高〇. 2%以上。
[0118] 实施例一:
[0119] -种籽晶的铺设方法,用于铸造晶体硅,包括以下步骤:
[0120]选择生长晶向为<001 >晶向,侧面法向方向的晶向为< 100>的长方体硅块按照 按4\1的方式平铺在坩埚底部形成第一籽晶层,该硅块的长宽高尺寸为20〇111111*80〇111111* 50mm;娃块之间留有宽度为60mm的缝隙;
[0121 ]选择生长晶向为<001 >晶向,侧面法向方向的晶向为< 100 >长方体硅块,将硅 块按照按3X1的分别覆盖在第一籽晶层的三个缝隙上,形成第二籽晶层,硅块的长宽高尺 寸为200*800mm*10mm,硅块之间的缝隙宽度为60mm,第一籽晶层和第二籽晶层构成籽晶层。
[0122] 本实施例中,第一籽晶层和第二籽晶层构成籽晶层,在引晶过程中,第一籽晶层和 第二籽晶层作为引晶基础。
[0123] 实施例二
[0124] -种籽晶的铺设方法,用于铸造晶体硅,包括以下步骤:
[0125] 选择生长晶向为<001 >晶向,侧面法向方向的晶向为< 100>的长方体硅块按照 按4\1的方式平铺在坩埚底部形成第一籽晶层,该硅块的长宽高尺寸为20〇111111*80〇111111* 50mm;娃块之间留有宽度为60mm的缝隙;
[0126] 选择生长晶向为<011 >晶向,侧面法向方向的晶向为< 100 >长方体硅块,将硅 块按照按3X1的分别覆盖在第一籽晶层的三个缝隙上,形成第二籽晶层,硅块的长宽高尺 寸为200*800mm*10mm,硅块之间的缝隙宽度为60mm,第一籽晶层和第二籽晶层构成籽晶层。
[0127] 图2为本发明实施例二的第一籽晶层中籽晶的结构示意图,图3为本发明实施例二 的第二籽晶层中硅块的结构示意图,图4为本发明实施例二的籽晶铺设示意图,图4中1为第 一籽晶层,2为第二籽晶层,从图中可以看出,在第一籽晶层上铺设第二籽晶层,第二籽晶层 硅块之间留有较大的缝隙。
[0128] 本实施例中,第一籽晶层和第二籽晶层构成籽晶层,在引晶过程中,第一籽晶层和 第二籽晶层作为引晶基础。
[0129] 实施例三:
[0130] -种籽晶的铺设方法,用于铸造晶体硅,包括以下步骤:
[0131] 选择生长晶向为< 100 >晶向,侧面法向方向的晶向为<001 >的长方体硅块按照 按5 XI的方式平铺在坩埚底部形成第一籽晶层,该长方体硅块的长宽高尺寸为200mm* 800mm*50mm;娃块之间留有宽度为40mm的缝隙;
[0132] 选择生长晶向为< 100 >晶向,侧面法向方向的晶向为<011 >的第一硅块,将六 块第一硅块按6 X 1的方式分别覆盖在第一籽晶层的四个缝隙上,形成第一硅块层,中间四 个娃块的长宽高尺寸为200mm*800mm*10mm,和i甘埚内壁接触的两端娃块的长宽高尺寸为 4〇111111*80〇111111*1〇111111,第一硅块之间的缝隙宽度4〇111111 ;在第一硅块层上按5\1的方式铺设5个 生长晶向为< 100 >晶向,侧面法向方向的晶向为< 001 >的第二硅块,形成第二硅块层,第 二硅块的长宽高尺寸为200mm*800mm*10mm,第二硅块覆盖在第一硅块层的五个缝隙上,第 二硅块之间的缝隙宽度50_,第一硅块层和第二硅块层构成第二籽晶层,第一籽晶层和第 二籽晶层构成籽晶层。
[0133] 图5为本发明实施例三的籽晶铺设示意图,图5中1为第一籽晶层,2为第一硅块层, 3为第二硅块层。
[0134] 本实施例中,第一硅块层和第二硅块层构成第二籽晶层,第一籽晶层和第二籽晶 层构成籽晶层,在引晶过程中,第一籽晶层和第一硅块层作为引晶基础或者第一硅块层和 第二硅块层作为引晶基础。
[0135] 实施例四:
[0136] -种籽晶的铺设方法,用于铸造晶体硅,包括以下步骤:
[0137] 选择生长晶向为< 110 >晶向,侧面法向方向的晶向为<001 >的长方体硅块按照 按4X1的方式紧密接触平铺在坩埚底部形成第一籽晶层,该硅块的长宽高尺寸为200mm* 800mm*50mm;
[0138] 选择生长晶向为< 110>晶向,侧面法向方向的晶向为< 110>的硅块,将该三块 硅块分别覆盖在第一籽晶层的三个缝隙上,形成第二籽晶层,硅块的长宽高尺寸为100mm* 800mm*10mm,娃块之间的缝隙宽度为50mm,第一籽晶层和第二籽晶层构成籽晶层;
[0139] 在第二籽晶层上铺设一个多晶硅块,该硅块的长宽高尺寸为400mm*800mm*10mm, 该硅块覆盖在第二籽晶层的二个缝隙上,得到保护层。
[0140] 图6为本发明实施例四的第一籽晶层中的籽晶示意图,图中1为第一籽晶层,2为第 二籽晶层,3为保护层,保护层3可以保护硅熔体提前进入第二籽晶层2的缝隙中。
[0141]本实施例中,保护层、第一籽晶层和第二籽晶层构成籽晶层,在引晶过程中,第一 籽晶层和第二籽晶层作为引晶基础。
[0142] 实施例五:
[0143] -种籽晶的铺设方法,用于铸造晶体硅,包括以下步骤:
[0144] 选择一长方体多晶硅块按照按5X1的方式平铺在坩埚底部形成第一籽晶层,该硅 块的长宽高尺寸为200mm*800mm*50mm;娃块之间留有宽度为60mm的缝隙;
[0145] 选择生长晶向为< 210 >晶向,侧面法向方向的晶向为< 120 >的第一硅块,将六 块第一硅块按6 X 1的方式分别覆盖在第一籽晶层的四个缝隙上,形成第一硅块层,中间四 个娃块的长
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