一种类单晶籽晶的加工方法与流程

本发明涉及一种类单晶籽晶的加工方法。

背景技术：

目前光伏行业，单晶的转换效率高于多晶，但同等条件下，高效多晶的投资回报率力压单晶。类单晶产品具有转换效率高于多晶，生产成本低于多晶的优势。

类单晶籽晶的加工现有籽晶铺设方法有两种：一种是专利公布号为：cn103320853a的晶向预定夹角设置，此种做法铸造准单晶时，多晶硅液较容易渗透于坩埚底部，如果籽晶切割不平整，晶体生长时多晶容易从籽晶拼接缝生长，造成位错增殖，籽晶层不易控制。由于籽晶层有一定夹角（1º到24º的夹角）硅料装载过重，籽晶形成的夹角对坩埚底部涂层有一定损坏，严重情况会导致硅液溢流。另一种是公布号为：cn104911691a的籽晶正反或旋转放置，此种方法是对籽晶100面进行正反或旋转放置，不会改变籽晶层100面的本性，头部位错增殖仍然会严重，由于采用同一晶向引晶，相同晶向间位错形成叠加，当晶体生长到一定高度后，位错增殖会非常严重，通过工艺调整不能消除其头部位错增殖的问题。

技术实现要素：

本发明其目的就在于提供一种类单晶籽晶的加工方法，实现了多晶铸锭炉生产类单晶锭的同时，还可以有效改善传统籽晶铺设方法中晶体生长到一定高度即使通过工艺调整也不能消除其头部位错增殖的问题，从而能有效改善生产精度，提升效率及品质。

实现上述目的而采取的技术方案，一种类单晶籽晶的加工方法，包括以下步骤：

（1）拉制单晶晶棒，用单晶开方机对其去除头部、尾部、侧部区域，使单晶晶棒形成单晶方棒；

（2）将单晶方棒的部分籽晶水平切割成100面籽晶，部分籽晶切割成110面籽晶，并分别加以标识，100面与110面是两种不同晶向的单晶籽晶；

（3）用斜角机分别对两种籽晶边部进行斜切，斜切后的单晶籽晶为两种梯形结构，分为i类籽晶、ii类籽晶；

（4）坩埚内铺设i类籽晶、ii类籽晶，使斜切后的两种籽晶可以互相贴合成一较为平整的平面，从而对坩埚底部没有冲击；

（5）坩埚内的籽晶上面正常铺设硅料开始铸锭，铸锭过程中通过半熔工艺保籽晶，使得工艺过程中硅液从上往下熔化时，可以有效抑制底部氮化硅粉或偶然产生的多晶引晶，从而达到减少晶锭整体位错增殖的目的，对底部籽晶形成保护，最终铸锭成类单晶锭。

所述单晶晶棒尺寸大于或等于8寸，形成的单晶方棒140*140*20mm。

所述斜切角度为30-60°，所得i类籽晶尺寸大于或等于120*80*20mm，ii类籽晶尺寸大于或等于120*120*20mm。

所述坩埚内铺设i类籽晶、ii类籽晶为将i类籽晶共7块铺设于坩埚一侧，ii类籽晶共42块铺设于坩埚另一侧，两种籽晶形成7*7阵列共49块互成30º-60º夹角贴合于坩埚底部中央位置做为类单晶晶锭引晶源，铺设完成的籽晶与坩埚侧壁之间留有1mm-15mm的间隙。

所述半熔工艺保籽晶的平均长晶速度控制在0.8-1.2cm/h。

有益效果

与现有技术相比本发明具有以下优点。

本发明的优点是，解决了现有籽晶铺设方法中当晶体生长到一定高度后，位错增殖会非常严重，通过工艺调整不能消除其头部位错增殖的问题，提高了生产的产率、质量、精度，降低能耗、节省成本，且具有加工、操作、控制简便、环境污染小的特点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1为本发明中i类籽晶结构示图；

图2为本发明中ii类籽晶结构示图；

图3为本发明中45º单晶籽晶贴合结构示意图；

图4为本发明中单晶籽晶在坩埚内的贴合结构示意图。

具体实施方式

一种类单晶籽晶的加工方法，如图1-3所示，包括以下步骤：

（1）拉制单晶晶棒，用单晶开方机对其去除头部、尾部、侧部区域，使单晶晶棒形成单晶方棒；

（2）将单晶方棒的部分籽晶水平切割成100面籽晶，部分籽晶切割成110面籽晶，并分别加以标识，100面与110面是两种不同晶向的单晶籽晶；

（3）用斜角机分别对两种籽晶边部进行斜切，斜切后的单晶籽晶为两种梯形结构，分为i类籽晶1、ii类籽晶2；

（4）坩埚3内铺设i类籽晶1、ii类籽晶2，使斜切后的两种籽晶可以互相贴合成一较为平整的平面，从而对坩埚3底部没有冲击；

（5）坩埚内的籽晶上面正常铺设硅料开始铸锭，铸锭过程中通过半熔工艺保籽晶，使得工艺过程中硅液从上往下熔化时，可以有效抑制底部氮化硅粉或偶然产生的多晶引晶，从而达到减少晶锭整体位错增殖的目的，对底部籽晶形成保护，最终铸锭成类单晶锭。

所述单晶晶棒尺寸大于或等于8寸，形成的单晶方棒140*140*20mm。

所述斜切角度为30-60°，所得i类籽晶尺寸大于或等于120*80*20mm，ii类籽晶尺寸大于或等于120*120*20mm。

所述坩埚3内铺设i类籽晶1、ii类籽晶2为将i类籽晶1共7块铺设于坩埚3一侧，ii类籽晶2共42块铺设于坩埚3另一侧，两种籽晶形成7*7阵列共49块互成30º-60º夹角贴合于坩埚3底部中央位置做为类单晶晶锭引晶源，铺设完成的籽晶与坩埚3侧壁之间留有1mm-15mm的间隙。

所述半熔工艺保籽晶的平均长晶速度控制在0.8-1.2cm/h。

本发明实施例为：

（1）拉制8寸单晶晶棒，用单晶开方机对8寸单晶晶棒去除头部，尾部，侧部硅料，使8寸单晶晶棒形成单晶方棒，形成尺寸为140*140*20mm的单晶籽晶；

（2）形成方棒后，部分籽晶水平切割成100面籽晶，部分籽晶切割成110面籽晶，两种晶向的籽晶分别放置并加以标识，100面与110面是两种不同晶向的单晶籽晶，两种籽晶的贴合有利于减少位错增殖；

（3）用45º斜角机分别对加工而成的两种晶向籽晶边部进行45º斜切，斜切后的单晶籽晶为两种梯形结构，一种是120*80*20mm的i类籽晶，另一种是120*120*20mm的ii类籽晶，如附图1、附图2所示。

（4）坩埚里铺设籽晶，使斜切后的两种籽晶可以互相贴合成一平面，形成一个平面的两种籽晶较为平整，对坩埚底部没有冲击，将i类籽晶共7块铺设于坩埚一侧，ii类晶共42块铺设于坩埚另一侧，两种籽晶形成7*7阵列共49块互成45º夹角贴合于坩埚底部中央位置做为类单晶晶锭引晶源，铺设完成的籽晶与坩埚侧壁之间留有1mm-15mm的间隙，具体两种籽晶贴合及铺设于坩埚内的方法，如附图3、4所示。

（5）坩埚里的籽晶上面正常铺设硅料开始铸锭，铸锭过程中通过半熔工艺保籽晶，平均长晶速度控制在0.8-1.2cm/h，使得工艺过程中硅液从上往下熔化时，可以有效抑制底部氮化硅粉或偶然产生的多晶引晶，从而达到减少晶锭整体位错增殖的目的，对底部籽晶形成保护，最终铸锭成类单晶锭。

本发明实施例中所拉单晶必须是8寸单晶棒，否则不能生产出140*140mm的单晶方棒材料；正常切割的单晶籽晶料没有问题，但横向切割的单晶籽晶料需要其长、宽、高都保持在140mm，才可以实现横向切片，做成110面单晶籽晶料；采用半熔工艺保籽晶，必须籽晶面积得到保证，否则容易产生多晶引晶，长晶阶段必须采用较为合适的速率长晶，一般平均长晶速度控制在0.8－1.2cm/h，对过快的长晶速率需要加以控制；45º斜角机切割单晶籽晶料时，必须对准端面切割，容易切偏，偏差需要控制在2mm以内，否则籽晶层宽度达不到840mm，且籽晶贴合会存在过松的问题。