[發明專利]籽晶鋪設方法和單晶硅鑄造方法

在審

• 申請號: 202110583418.X
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113293434A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 陳紅榮;孫庚昕;張華利;汪晨
• 申請（專利權）人: 江蘇協鑫硅材料科技發展有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 林青中

本發明提供了一種籽晶鋪設方法和單晶硅鑄造方法，該籽晶鋪設方法包括如下步驟：在鑄造容器底部鋪設多塊單晶籽晶，并將多塊單晶籽晶整體拼合為籽晶層，在側面相拼接的單晶籽晶中，相互接觸的兩個側面之間的晶向不同；多塊單晶籽晶包括至少一塊長方形籽晶與多塊第一正方形籽晶，多塊第一正方形籽晶拼接形成整體呈正方形的基礎籽晶部，長方形籽晶的長邊與基礎籽晶部的側邊對齊拼接，長方形籽晶長邊的長度與基礎籽晶部側邊的長度相等，長方形籽晶的短邊長度大于第一正方形籽晶的邊長。該籽晶鋪設方法能夠在生長的硅錠的最外圍形成犧牲區域，進而通過舍去犧牲區域，提高了位于小方錠整體的良品率。

技術領域

本發明涉及鑄造單晶技術領域，特別是涉及一種籽晶鋪設方法和單晶硅鑄造方法。

背景技術

光伏發電能夠將太陽能轉化為電能，是一種非常清潔的能源利用方式。硅太陽能電池是目前最常用的光伏發電設備，具有技術相對較為成熟、光電轉換效率較高的優點。單晶硅太陽能電池的發電效率較多晶硅太陽能電池高，但是以往單晶硅的制備工藝為直拉工藝，生產成本顯著較高，這成為了制約單晶硅大規模應用的瓶頸之一。

鑄造技術指的是將原材料熔融之后冷卻形成鑄錠。鑄造技術原本多用于制備多晶材料。隨著技術的進一步發展，在常規多晶硅鑄造工藝的基礎上，在鑄造容器底部鋪設單晶籽晶，并經定向凝固后可形成方形單晶硅錠。鑄造工藝能夠將單晶硅的生產成本降低至可與多晶硅相媲美，用該單晶硅制造的太陽能電池的性能又足以與傳統的直拉工藝制備的單晶硅相媲美，因此性價比較高，具有極高的商業應用價值。

傳統的鑄造單晶硅工藝中籽晶的鋪設方法為：采用生長面為(100)的正方形籽晶交替拼接，相鄰的籽晶相接觸的側面之間晶向不同，以在實際鑄造過程中形成晶界，抑制晶體中位錯的增殖。在鋪設籽晶之后，將硅料倒入籽晶上并加熱熔化后冷卻生長晶體，制備沿籽晶晶面生長的硅錠。形成硅錠之后，還需進行開方處理，具體為將硅錠沿籽晶的分界線進行分割，得到多條小方錠。然而在這樣的工藝分割出來的小方錠中，位于外圍的部分小方錠質量明顯較差，這降低了鑄造單晶硅的良品率。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠提高位于外圍部分的小方錠質量的籽晶鋪設方法。

根據本發明的一個實施例，一種籽晶鋪設方法，其包括如下步驟：

在鑄造容器底部鋪設多塊單晶籽晶，并將多塊所述單晶籽晶整體拼合成籽晶層，相鄰的兩塊所述單晶籽晶中相互拼接的兩個側面之間的晶向不同；多塊所述單晶籽晶包括至少一塊長方形籽晶與多塊第一正方形籽晶，多塊所述第一正方形籽晶拼接形成整體呈正方形的基礎籽晶部，所述長方形籽晶的長邊與所述基礎籽晶部的側邊對齊拼接，所述長方形籽晶的長邊長度與所述基礎籽晶部的側邊長度相等，所述長方形籽晶的短邊長度大于所述第一正方形籽晶的邊長。

在其中一個實施例中，所述長方形籽晶有兩塊以上，各所述長方形籽晶分別與所述基礎籽晶部中不同的側邊相拼接。

在其中一個實施例中，有兩塊所述長方形籽晶分別與所述基礎籽晶部中相鄰的兩側邊相拼接，多塊所述單晶籽晶中還包括至少一塊第二正方形籽晶，所述第二正方形籽晶的邊長與所述長方形籽晶短邊的長度相等，所述第二正方形籽晶中相鄰的兩個側邊分別與相鄰的兩塊所述長方形籽晶中相鄰的兩條短邊相拼接。

在其中一個實施例中，所述第一正方形籽晶的側邊長度大于所述長方形籽晶短邊長度的一半。

在其中一個實施例中，所述長方形籽晶的短邊長度比所述第一正方形籽晶的側邊長度長10mm以上。

在其中一個實施例中，所述長方形籽晶的短邊長度比所述第一正方形籽晶的側邊長度長10mm～30mm。

在其中一個實施例中，在鄰接的所述單晶籽晶中，相互接觸的兩個側面之間的位向差為10°～90°。