一种适用于类单晶硅铸锭的籽晶块的制作方法
【专利摘要】本实用新型适用于类单晶硅铸锭的籽晶块，包括互相拼接的籽晶块，相邻籽晶块之间的拼接面为与籽晶块底部呈α夹角的平面，拼接面一侧的籽晶块从上至下依次开设有三排圆柱形盲槽，拼接面另一侧的籽晶块制有适合于插入盲槽的三排外凸圆柱。籽晶块在拼接面设置互相配合的三排圆柱形盲槽和三排外凸圆柱，盲槽与圆柱形成榫卯结构，提高籽晶拼接面的贴合度，不会因两个籽晶拼接面的抛光导致两块籽晶在压力下相对滑动。在加热过程中，边缘处的籽晶受热膨胀，榫卯结构更加紧密，缝隙变得更小，相邻籽晶块贴合得更紧密，防止籽晶块边缘翘起引起的缝隙变大，从而最大程度的减少晶体位错缺陷。此外，盲槽与圆柱设置有三排，分散了应力，防止圆柱受力而断裂。
【专利说明】
一种适用于类单晶硅铸锭的籽晶块
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种适用于类单晶硅铸锭的籽晶块。
【背景技术】
[0002]近年来，硅单晶和硅多晶广泛应用于光伏太阳能电池、液晶显示等领域。目前类硅单晶的常用制造方法为定向凝固法，该方法在平底坩祸底部铺设长方体籽晶，籽晶规则排列形成籽晶层。硅料置于平底坩祸内，铺设于籽晶层上。通过熔化阶段的温度控制，待硅料熔融后，籽晶从与硅液接触的面开始逐渐熔化，再经定向散热而在未熔化籽晶上实现硅锭的定向生长，获得与籽晶相似或一样的晶粒。
[0003]长方体籽晶规则排列的拼接方式下，定向凝固法生长类单晶的过程中，易产生位错源，进而导致后续晶体位错增殖，或形成多晶晶界。经研究表明，晶界导致单晶面积比例下降，位错导致硅片形成大量的缺陷，太阳能电池的光电转换效率降低、使用寿命减短，从而影响光伏器件的性能。
[0004]为此，中国发明专利申请CN103060892 A公开了“一种类单晶硅铸锭用籽晶拼接方法”，将籽晶传统的竖直拼接面改为带有倾斜角度或弧度的拼接面。采用拼接面切向与平底坩祸底部平面的法线方向，二者不重合的籽晶拼接方式，通过改变籽晶的形状来减少位错源，甚至减少多晶晶界产生，实现全单晶，位错源少的类单晶生长。进而减少了硅片的位错缺陷，提高了单晶面积比例，提高了太阳能电池的光电转换效率、延长了电池的寿命，从而提高了光伏器件的性能。
[0005]然而发明人经过实验发现，上述方法仍在存在缺陷。虽然斜面拼接结构一定程度上减少了间隙的产生，但是由于斜面光滑使得该籽晶拼接方式在籽晶拼接和硅料装填过程中，可能因压力导致籽晶拼接变形，从而影响后续单晶铸锭质量，对籽晶的拼接提出了很高的技术要求，工艺容差性能变差。同时，在加热过程中紧致排列的籽晶受热膨胀，可能会翘起，籽晶之间的拼接缝隙会变大，导致后续晶体位错增殖，或形成多晶晶界。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于:克服上述现有技术的缺陷，提出一种适用于类单晶硅铸锭的籽晶块，其拼接简单，单晶铸锭质量较高。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型提出的一种适用于类单晶硅铸锭的籽晶块，包括互相拼接的籽晶块，其特征在于:相邻籽晶块之间的拼接面为与籽晶块底部呈α夹角的平面，α取值范围为30-60度，并且拼接面一侧的籽晶块从上至下依次开设有三排互相交错分布的圆柱形盲槽，拼接面另一侧的籽晶块制有适合于插入盲槽的三排外凸圆柱，相邻籽晶块拼接后，所述圆柱插入圆柱形盲槽内后拼接面之间的间隙小于0.5_。
[0008]本实用新型适用于类单晶硅铸锭的籽晶块，进一步的改进在于:
[0009]1、所述圆柱插入圆柱形盲槽内后，所述圆柱与圆柱形盲槽之间的间隙不大于
0.5mm ο
[0010]2、相邻籽晶块拼接后，拼接面之间的间隙小于0.5_，
[0011 ] 3、所述籽晶块为块状籽晶、方籽晶或板状籽晶。
[0012]4、所述圆柱形盲槽和外凸圆柱的轴线与籽晶块的上表面平行。
[0013]本实用新型籽晶块在拼接面设置互相配合的三排圆柱形盲槽和三排外凸圆柱，盲槽与圆柱形成榫卯结构，提高籽晶拼接面的贴合度，不会因两个籽晶拼接面的抛光导致两块籽晶在压力下相对滑动。在加热过程中，边缘处的籽晶受热膨胀，榫卯结构更加紧密，缝隙变得更小，相邻籽晶块贴合得更紧密，防止籽晶块边缘翘起引起的缝隙变大，从而最大程度的减少晶体位错缺陷，提高了单晶面积比例，提高了太阳能电池的光电转换效率、延长了电池的寿命，从而提高了光伏器件的性能。此外，三排交错分布的圆柱(圆柱位置与盲槽的位置对应)，分散了应力，防止圆柱受力而断裂，并且圆柱之间的缝隙可以使熔化的硅更顺畅的往下流动，提高铸锭质量。
【附图说明】
[0014]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0015]图1是本实用新型籽晶块结构示意图。
[0016]图2是本实用新型籽晶块爆炸图。
[0017]图3是圆柱形盲槽分布图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0019]如图1、图2、图3所示，本实施例适用于类单晶硅铸锭的籽晶块，包括长条形板状籽晶块1、2，相邻籽晶块1、2之间的拼接面5为与籽晶块底部呈45°夹角的平面，拼接面一侧的籽晶块I从上至下依次开设有三排互相交错分布的圆柱形盲槽3，拼接面另一侧的籽晶块2制有适合于插入盲槽的三排外凸圆柱4，相邻籽晶块拼接后，圆柱4插入圆柱形盲槽3内后拼接面之间的间隙小于0.5mm;圆柱4与圆柱形盲槽3之间的间隙不大于0.5mm;本例中，圆柱形盲槽3和外凸圆柱4的轴线与籽晶块的上表面平行。
[0020]除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
【主权项】
1.一种适用于类单晶硅铸锭的籽晶块，包括互相拼接的籽晶块，其特征在于:相邻籽晶块之间的拼接面为与籽晶块底部呈α夹角的平面，α取值范围为30-60度，并且拼接面一侧的籽晶块从上至下依次开设有三排互相交错分布的圆柱形盲槽，拼接面另一侧的籽晶块制有适合于插入盲槽的三排外凸圆柱。2.根据权利要求1所述的适用于类单晶硅铸锭的籽晶块，其特征在于:所述圆柱插入圆柱形盲槽内后，所述圆柱与圆柱形盲槽之间的间隙不大于0.5mm。3.根据权利要求1所述的适用于类单晶硅铸锭的籽晶块，其特征在于:相邻籽晶块拼接后，拼接面之间的间隙小于0.5mm。4.根据权利要求1所述的适用于类单晶硅铸锭的籽晶块，其特征在于:所述籽晶块为块状籽晶、方籽晶或板状籽晶。5.根据权利要求1所述的适用于类单晶硅铸锭的籽晶块，其特征在于:所述圆柱形盲槽和外凸圆柱的轴线与籽晶块的上表面平行。
【文档编号】C30B29/06GK205635842SQ201620144437
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年2月25日
【发明人】王强, 花国然, 李俊军, 邓洁
【申请人】南通综艺新材料有限公司