類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)，屬于硅晶體制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，硅單晶和硅多晶廣泛應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能電池、液晶顯示等領(lǐng)域。目前類硅單晶的常用制造方法為定向凝固法，該方法在平底坩禍底部鋪設(shè)長(zhǎng)方體籽晶，籽晶規(guī)則排列形成籽晶層。硅料置于平底坩禍內(nèi)，鋪設(shè)于籽晶層上。通過(guò)熔化階段的溫度控制，待硅料熔融后，籽晶從與硅液接觸的面開(kāi)始逐漸熔化，再經(jīng)定向散熱而在未熔化籽晶上實(shí)現(xiàn)硅錠的定向生長(zhǎng)，獲得與籽晶相似或一樣的晶粒。
[0003]長(zhǎng)方體籽晶規(guī)則排列的拼接方式下，定向凝固法生長(zhǎng)類單晶的過(guò)程中，易產(chǎn)生位錯(cuò)源，進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)晶體位錯(cuò)增殖，或形成多晶晶界。經(jīng)研宄表明，晶界導(dǎo)致單晶面積比例下降，位錯(cuò)導(dǎo)致硅片形成大量的缺陷，太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率降低、使用壽命減短，從而影響光伏器件的性能。
[0004]為此，中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN 103060892 A公開(kāi)了 “一種類單晶硅鑄錠用籽晶拼接方法”，將籽晶傳統(tǒng)的豎直拼接面改為帶有傾斜角度或弧度的拼接面。采用拼接面切向與平底坩禍底部平面的法線方向，二者不重合的籽晶拼接方式，通過(guò)改變籽晶的形狀來(lái)減少位錯(cuò)源，甚至減少多晶晶界產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)全單晶，位錯(cuò)源少的類單晶生長(zhǎng)。進(jìn)而減少了硅片的位錯(cuò)缺陷，提高了單晶面積比例，提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、延長(zhǎng)了電池的壽命，從而提高了光伏器件的性能。
[0005]然而發(fā)明人經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上述方法仍在存在缺陷。雖然斜面拼接一定程度上減少了間隙的產(chǎn)生，但是由于斜面光滑使得該籽晶拼接方式在籽晶拼接和硅料裝填過(guò)程中，可能因壓力導(dǎo)致籽晶拼接變形，從而影響后續(xù)單晶鑄錠質(zhì)量，對(duì)籽晶的拼接提出了很高的技術(shù)要求，工藝容差性能變差。同時(shí)，在加熱過(guò)程中緊致排列的籽晶受熱膨脹，可能會(huì)翹起，籽晶之間的拼接縫隙會(huì)變大，導(dǎo)致后續(xù)晶體位錯(cuò)增殖，或形成多晶晶界。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)，包括互相拼接的籽晶塊，其特征在于:相鄰籽晶塊之間的拼接面為與坩禍底部呈α夾角的平面，α取值范圍為30-60度，并且拼接面一側(cè)的籽晶塊開(kāi)設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)條形的槽，拼接面另一側(cè)的籽晶塊具有適合于插入該槽的一個(gè)長(zhǎng)條形的凸塊，相鄰籽晶塊拼接后，所述凸塊插入槽內(nèi)且拼接面之間的間隙小于0.5mm。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:
1、凸塊與槽之間的間隙不大于0.5mm。
[0009]2、所述槽與凸塊之間的間隙填充有硅粉。
[0010]3、籽晶塊為塊狀籽晶、方籽晶或板狀籽晶。
[0011]4、所述槽和凸塊的截面直角呈梯形結(jié)構(gòu)。
[0012]5、所述槽和凸塊位于拼接面的同一側(cè)，槽的上壁所在平面與拼接面的夾角為180° -α，槽的下壁所在平面與拼接面的夾角為α。
[0013]本發(fā)明在籽晶塊拼接面設(shè)置互相配合的凸塊與槽形成榫卯結(jié)構(gòu)，提高籽晶拼接面的貼合度，不會(huì)因兩個(gè)籽晶拼接面的拋光導(dǎo)致兩塊籽晶在壓力下相對(duì)滑動(dòng)。在加熱過(guò)程中，邊緣處的籽晶受熱膨脹，榫卯結(jié)構(gòu)更加緊密，縫隙變得更小，相鄰籽晶塊貼合得更緊密，防止籽晶塊邊緣翹起引起的縫隙變大，從而最大程度的減少晶體位錯(cuò)缺陷，提高了單晶面積比例，提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、延長(zhǎng)了電池的壽命，從而提高了光伏器件的性能。并且，槽的上壁與拼接面的夾角為鈍角，有利于熔化的硅液從縫隙中滲入。
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一籽晶拼接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一籽晶拼接結(jié)構(gòu)爆炸圖。
[0017]圖中標(biāo)號(hào)不意如下:1-軒晶塊，2_軒晶塊，3_槽，4_凸塊，5_拼接面。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例一
如圖1、圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)，包括互相拼接的長(zhǎng)條形板狀籽晶塊1、2，相鄰籽晶塊1、2之間的拼接面5為與坩禍底部呈48度夾角的平面，并且拼接面5 —側(cè)的籽晶塊I開(kāi)設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)條形的槽3，拼接面5另一側(cè)的籽晶塊2具有適合于插入該槽3的一個(gè)長(zhǎng)條形的凸塊4，槽3和凸塊4的截面呈直角梯形結(jié)構(gòu)，相鄰籽晶塊1、2拼接后，凸塊4插入槽3內(nèi)且拼接面5之間的間隙小于0.5mm，凸塊4與槽3之間的間隙為
0.5mmο
[0020]如圖1、圖2所示，槽3和凸塊4位于拼接面5的同一側(cè)，槽3的上壁和下壁均與坩禍底部平行，即槽3的上壁所在平面與拼接面的夾角為132°，槽3的下壁所在平面與拼接面的夾角為48°。為了使籽晶塊之間的拼接更緊密，可以在槽與凸塊的間隙中撒入硅粉，一方面可以減少間隙的空間，另一方面可以防止籽晶塊之間的滑動(dòng)。
[0021]此外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了類單晶硅鑄錠用籽晶拼接方法，用于定向凝固法類單晶硅鑄錠，籽晶層由所述籽晶塊緊密排列而成，籽晶塊具有本實(shí)施例的籽晶拼接結(jié)構(gòu)。
[0022]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)，包括互相拼接的籽晶塊，其特征在于:相鄰籽晶塊之間的拼接面為與坩禍底部呈α夾角的平面，α取值范圍為30-60度，并且拼接面一側(cè)的籽晶塊開(kāi)設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)條形的槽，拼接面另一側(cè)的籽晶塊具有適合于插入該槽的一個(gè)長(zhǎng)條形的凸塊，相鄰籽晶塊拼接后，所述凸塊插入槽內(nèi)且拼接面之間的間隙小于0.5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:凸塊與槽之間的間隙不大于0.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述槽與凸塊之間的間隙填充有硅粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:籽晶塊為塊狀籽晶、方籽晶或板狀籽晶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述槽和凸塊的截面直角呈梯形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述槽和凸塊位于拼接面的同一側(cè)，槽的上壁所在平面與拼接面的夾角為180° -α，槽的下壁所在平面與拼接面的夾角為α。
7.類單晶硅鑄錠用籽晶拼接方法，用于定向凝固法類單晶硅鑄錠，其特征在于:籽晶層由所述籽晶塊緊密排列而成，所述籽晶塊具有權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的籽晶拼接結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種類單晶硅鑄錠用籽晶拼接結(jié)構(gòu)，包括互相拼接的籽晶塊，相鄰籽晶塊之間的拼接面為與坩堝底部呈α夾角的平面，α取值范圍為30-60度，并且拼接面一側(cè)的籽晶塊開(kāi)設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)條形的槽，拼接面另一側(cè)的籽晶塊具有適合于插入該槽的一個(gè)長(zhǎng)條形的凸塊，相鄰籽晶塊拼接后，凸塊插入槽內(nèi)且拼接面之間的間隙小于0.5mm。本發(fā)明在籽晶塊拼接面設(shè)置互相配合的凸塊與槽形成榫卯結(jié)構(gòu)，提高籽晶拼接面的貼合度，在加熱過(guò)程中，邊緣處的籽晶受熱膨脹，榫卯結(jié)構(gòu)更加緊密，縫隙變得更小，相鄰籽晶塊貼合得更緊密，防止籽晶塊邊緣翹起引起的縫隙變大，從而最大程度的減少晶體位錯(cuò)缺陷，提高了單晶面積比例。
【IPC分類】C30B11-14, C30B29-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104818521
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510179772
【發(fā)明人】王強(qiáng), 花國(guó)然, 李俊軍, 鄧潔
【申請(qǐng)人】南通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日