適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，屬于硅晶體制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，硅單晶和硅多晶廣泛應(yīng)用于光伏太陽能電池、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始逐漸熔化，再經(jīng)定向散熱而在未熔化籽晶上實現(xiàn)硅錠的定向生長，獲得與籽晶相似或一樣的晶粒。
[0003]長方體籽晶規(guī)則排列的拼接方式下，定向凝固法生長類單晶的過程中，易產(chǎn)生位錯源，進而導(dǎo)致后續(xù)晶體位錯增殖，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，位錯導(dǎo)致硅片形成大量的缺陷，太陽能電池的光電轉(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，中國發(fā)明專利申請CN 103060892 A公開了 “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，通過改變籽晶的形狀來減少位錯源，甚至減少多晶晶界產(chǎn)生，實現(xiàn)全單晶，位錯源少的類單晶生長。進而減少了硅片的位錯缺陷，提高了單晶面積比例，提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、延長了電池的壽命，從而提高了光伏器件的性能。
[0005]然而發(fā)明人經(jīng)過實驗發(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，在加熱過程中緊致排列的籽晶受熱膨脹，可能會翹起，籽晶之間的拼接縫隙會變大，導(dǎo)致后續(xù)晶體位錯增殖，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，提出一種適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，包括互相拼接的籽晶塊，其特征在于:相鄰籽晶塊在拼接面處開設(shè)有一一對應(yīng)的柱形盲孔，籽晶塊拼接后對應(yīng)的柱形盲孔對拼形成柱形空腔，所述柱形盲孔的軸線與坩禍底部平行，所述柱形空腔內(nèi)插入有柱形硅棒，柱形硅棒與柱形盲孔之間的間隙小于0.5_。
[0008]本發(fā)明進一步的改進在于:
1、相鄰晶塊的一個拼接面上開設(shè)有2-4對柱形盲孔。
[0009]2、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_度。
[0010]3、所述柱形盲孔與柱形硅棒之間的間隙填充有硅粉。
[0011]4、所述籽晶塊為塊狀籽晶、方籽晶或板狀籽晶。
[0012]5、所述柱形盲孔的孔徑范圍為3_5mm，所述柱形娃棒的外徑范圍為2.5_5mm。
[0013]本發(fā)明在籽晶塊拼接面設(shè)置互相配合的柱形盲孔，并在盲孔所形成的空腔內(nèi)設(shè)置柱形硅棒，硅棒與兩端的盲孔形成榫卯結(jié)構(gòu)。將硅棒插入盲孔可提高籽晶塊拼接的穩(wěn)固性，也可提高籽晶拼接面的貼合度，在加熱過程中，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缺陷，提高了單晶面積比例，提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、延長了電池的壽命，從而提高了光伏器件的性能。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0015]圖1是本發(fā)明實施例一籽晶拼接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實施例一籽晶拼接結(jié)構(gòu)爆炸圖。
[0017]圖中標(biāo)號不意如下:1-軒晶塊，2_軒晶塊，3_盲孔，4_盲孔，5_娃棒，6_拼接面。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0019]如圖1、圖2所示，本發(fā)明實施例適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，包括互相拼接的長條形板狀籽晶塊1、2，相鄰籽晶塊1、2在拼接面處開設(shè)有2-4對一一對應(yīng)的柱形盲孔3、4，柱形盲孔的孔徑范圍為3-5mm，柱形盲孔3、4的軸線與坩禍底部平行，籽晶塊1、2拼接后對應(yīng)的柱形盲孔3、4對拼形成柱形空腔，柱形空腔內(nèi)插入有柱形硅棒5，柱形娃棒的外徑范圍為2.5-5mm，柱形娃棒5與柱形盲孔3、4之間的間隙小于0.5mm。如圖1、圖2所示，相鄰籽晶塊1、2之間的拼接面為與坩禍底部呈50°夾角的平面。為了使籽晶塊之間的拼接更緊密，可以在盲孔與硅棒之間的間隙撒入硅粉，這樣即使硅棒與盲孔之間存在較大的間隙，也可以通過硅粉的填充實現(xiàn)籽晶塊的牢固拼接，在工業(yè)上易于實現(xiàn)，便于操作，且填充硅粉后間隙得到了有效補償，減少晶體位錯缺陷。
[0020]此外，本發(fā)明實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，籽晶塊具有本實施例的籽晶拼接結(jié)構(gòu)。
[0021]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。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)明要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，包括互相拼接的籽晶塊，其特征在于:相鄰籽晶塊在拼接面處開設(shè)有一一對應(yīng)的柱形盲孔，所述柱形盲孔的軸線與坩禍底部平行，籽晶塊拼接后對應(yīng)的柱形盲孔對拼形成柱形空腔，所述柱形空腔內(nèi)插入有柱形硅棒，柱形娃棒與柱形盲孔之間的間隙小于0.5_。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:相鄰晶塊的一個拼接面上開設(shè)有2-4對柱形盲孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述柱形盲孔與柱形硅棒之間的間隙填充有硅粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述籽晶塊為塊狀籽晶、方籽晶或板狀籽晶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述柱形盲孔的孔徑范圍為3-5_，所述柱形娃棒的外徑范圍為2.5-5_。
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任一項所述的籽晶拼接結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于定向凝固法類單晶硅鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，包括互相拼接的籽晶塊，相鄰籽晶塊在拼接面處開設(shè)有一一對應(yīng)的柱形盲孔，籽晶塊拼接后對應(yīng)的柱形盲孔對拼形成柱形空腔，柱形空腔內(nèi)插入有柱形硅棒，柱形硅棒與柱形盲孔之間的間隙小于0.5mm。本發(fā)明在籽晶塊拼接面設(shè)置互相配合的柱形盲孔，并在盲孔所形成的空腔內(nèi)設(shè)置柱形硅棒，硅棒與兩端的盲孔形成榫卯結(jié)構(gòu)。將硅棒插入盲孔可提高籽晶塊拼接的穩(wěn)固性，也可提高籽晶拼接面的貼合度，在加熱過程中，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缺陷，可提高光伏器件的性能。
【IPC分類】C30B28-06, C30B29-06
【公開號】CN104818528
【申請?zhí)枴緾N201510179731
【發(fā)明人】王強, 花國然, 李俊軍, 鄧潔
【申請人】南通大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月15日