[發明專利]鑄錠單晶硅生產方法

無效

• 申請號: 201210206154.7
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102747414A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 葉宏亮;陳雪;黃振飛
• 申請（專利權）人: 常州天合光能有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B29/06
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術領域

本發明涉及一種鑄錠單晶硅生產方法。

背景技術

在光伏產業中，高光電轉換效率和低成本一直是各光伏企業所追求的，晶體硅作為當前最主要的太陽電池材料，其電池具有較高的光電轉換效率。太陽能晶體硅主要包括直拉法(CZ)單晶硅和鑄錠法多晶硅。

直拉法得到的單晶硅具有缺陷密度低、光電轉換效率高的特點，特別是堿制絨電池工藝的應用，使其表面形成規則的金字塔織構，提高了表面光的吸收，從而大大提高了光電轉換效率。但是直拉法具有產率低、成本高等缺點，與市場發展要求低成本相背。

鑄錠法多晶硅，具有成本低、產率高等優點，且氧含量低于CZ法單晶硅，生產出的光伏組件光衰減較CZ法低，但是轉換效率也低1.5-2%。

鑄錠法單晶硅，也叫準單晶、晶單晶、次單晶，是當前國內外企業均在積極開發的一種，其是在石英坩堝底部鋪一層單晶硅塊，然后上面裝上多晶硅料，在熔化的過程保持籽晶塊被熔化一定高度，但不能熔化完，然后以單晶誘導的方式向上定向凝固出單晶硅錠。該方法既保持了鑄錠法成本低、產率高、氧含量低等優點，又具有了單晶晶體缺陷密度低，而且可以利用堿制絨電池工藝，達到接近于CZ法的轉換效率，且做成的組件具有較低的光衰減。

在鑄錠單晶生產過程中，由于目前廣泛采用25塊156mm×156mm×25mm的方塊（100）晶向單晶硅塊（CZ法得到）作為籽晶，現在的籽晶加工精度無法實現無縫拼接，這樣就導致生產出來的晶錠在籽晶縫處成為位錯缺陷的形成源，位錯會隨著晶體的向上生長成指數增值直至布滿整個截面（在PL圖像中以1-5mm的亞晶界形式表現出來，一般在晶錠100-150mm開始就已布滿整個截面），縫隙越大，初始缺陷密度越大，縫隙過大則會生長出多晶花紋。增值的位錯對電池的轉換效率有嚴重的危害，所得到的硅片效率比鑄錠多晶硅片效率還低0.1-0.4%。因此對于籽晶縫隙的縮小，對整個鑄錠單晶的晶體質量尤其重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種鑄錠單晶硅生產方法，消除籽晶縫隙對鑄錠單晶整錠晶體質量的影響，得到低缺陷密度的鑄錠單晶晶錠。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種鑄錠單晶硅生產方法，坩堝底部鋪一層誘導籽晶塊，誘導籽晶塊下方墊用于在熔化末期及長晶初期，在拼接區域形成拼接縫隙處溫度高于兩側溫度的橫向溫度梯度的散熱裝置，然后在誘導籽晶塊上面裝多晶硅料，在熔化的過程保持誘導籽晶塊被熔化一定高度，但不能熔化完，然后以單晶誘導的方式向上定向凝固出單晶硅錠。

散熱裝置的具有結構可以是：散熱裝置為墊在誘導籽晶塊的接縫下方的熔接條。

或者，散熱裝置為組合散熱墊板，組合散熱墊板包括墊在誘導籽晶塊的接縫下方的熔接條和石墨散熱板，石墨散熱板表面上具有凹槽，熔接條通過嵌入凹槽與石墨散熱板組裝成組合散熱墊板。

為使坩堝的底部熱電偶的測量溫度能很好的反應固液界面的位置，坩堝為拼接坩堝，散熱裝置為拼接坩堝的坩堝底板，坩堝底板包括墊在誘導籽晶塊的接縫下方的熔接條和石墨散熱板，石墨散熱板表面上具有凹槽，熔接條通過嵌入凹槽與石墨散熱板組成一體,。

熔接條為石英材質、剛玉或剛玉莫來石。

熔接條采用石英材質，并且構成石英框。

誘導籽晶塊的接縫中線與熔接條的中線重合。

為對籽晶縫產生的非誘導成核晶體向上擴長形成最優的抑制效果，進一步限定，在誘導籽晶塊的拼接區域形成5-15℃/cm的橫向溫度梯度。

本發明的有益效果是：采用本發明的方法，可以消除誘導籽晶塊的縫隙對鑄錠單晶整錠晶體質量的影響，得到低缺陷密度的鑄錠單晶晶錠，整錠的電池平均光電轉換效率提高了0.3%以上。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的石英框的結構示意圖；

圖2是本發明的石墨散熱板的結構示意圖；

圖3是本發明的組合散熱墊板的結構示意圖；

圖4是本發明的長晶初期示意圖；

圖5本發明的實例3的拼接坩堝的剖視圖；

圖中：1.坩堝，2.誘導籽晶塊，3.石英框，31.熔接條，4.石墨散熱板,41.凹槽。

具體實施方式