適用于定向凝固鑄錠的籽晶拼接結(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(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(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(qǐng)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(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，提出一種適用于定向凝固鑄錠的籽晶拼接結(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:相鄰籽晶塊在拼接處分別具有L型和倒L型結(jié)構(gòu)，使拼接面呈現(xiàn)互相扣合的臺(tái)階形，相鄰籽晶塊在扣合處開設(shè)有兩對(duì)匹配的柱形孔，所述柱形孔與坩禍底部垂直，當(dāng)籽晶塊拼接后，成對(duì)的柱形孔對(duì)拼形成柱形腔，所述柱形腔內(nèi)插入有柱形硅棒，柱形娃棒與柱形孔之間的間隙小于0.5_。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:
1、位于下側(cè)的柱形孔為柱形通孔，位于上側(cè)的柱形孔為柱形盲孔。
[0009]2、位于下側(cè)的柱形孔和位于上側(cè)柱形孔都為盲孔。
[0010]3、所述柱形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)置互相配合的柱形孔，并在柱形孔所形成的空腔內(nèi)設(shè)置柱形硅棒，硅棒與上下兩側(cè)的柱形孔形成榫卯結(jié)構(gòu)。將硅棒插入柱形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或錯(cuò)開引起的縫隙變大，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。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0015]圖1是本發(fā)明籽晶拼接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明籽晶拼接結(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_柱形孔，4_柱形孔，5_娃棒，6_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)一步說明。
[0019]如圖1、圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例適用于定向凝固鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，包括互相拼接的籽晶塊1、2，籽晶塊為板狀籽晶，也可以是塊狀籽晶或方籽晶。籽晶塊I在拼接處具有L型結(jié)構(gòu)，籽晶塊2在拼接處分別具有倒L型結(jié)構(gòu)，使兩者的拼接面6呈現(xiàn)互相扣合的臺(tái)階形，籽晶塊1、2在扣合處開設(shè)有兩對(duì)匹配的柱形孔3、4，柱形孔3、4與坩禍底部垂直，柱形孔的孔徑范圍為3-5mm，當(dāng)籽晶塊拼接后，成對(duì)的柱形孔對(duì)拼形成柱形腔，柱形腔內(nèi)插入有柱形娃棒5，柱形娃棒的外徑范圍為2.5-5_，柱形娃棒5與柱形孔3、4之間的間隙小于0.5mmο本實(shí)施例中，位于下側(cè)的柱形孔3為柱形通孔，位于上側(cè)的柱形孔4為柱形盲孔。拼接時(shí)，先把籽晶塊I放入坩禍，然后在柱形孔3內(nèi)放入硅棒5，接著把籽晶塊2也放入坩禍內(nèi)，使籽晶塊2的柱形孔套在硅棒5上，完成對(duì)準(zhǔn)，輕輕壓平后，即完成籽晶塊的拼接。
[0020]為了使籽晶塊之間的拼接更緊密，可以在柱形孔與硅棒之間的間隙撒入硅粉，這樣即使硅棒與柱形孔之間存在較大的間隙，也可以通過硅粉的填充實(shí)現(xiàn)籽晶塊的牢固拼接，在工業(yè)上易于實(shí)現(xiàn)，便于操作，且填充硅粉后間隙得到了有效補(bǔ)償，減少晶體位錯(cuò)缺陷。
[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.適用于定向凝固鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，包括互相拼接的籽晶塊，其特征在于:相鄰籽晶塊在拼接處分別具有L型和倒L型結(jié)構(gòu)，使拼接面呈現(xiàn)互相扣合的臺(tái)階形，相鄰籽晶塊在扣合處開設(shè)有兩對(duì)匹配的柱形孔，所述柱形孔與坩禍底部垂直，當(dāng)籽晶塊拼接后，成對(duì)的柱形孔對(duì)拼形成柱形腔，所述柱形腔內(nèi)插入有柱形硅棒，柱形硅棒與柱形孔之間的間隙小于 0.5mmο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定向凝固鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:位于下側(cè)的柱形孔為柱形通孔，位于上側(cè)的柱形孔為柱形盲孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于定向凝固鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:位于下側(cè)的柱形孔和位于上側(cè)柱形孔都為盲孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定向凝固鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述柱形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鑄錠的籽晶拼接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述柱形孔的孔徑范圍為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(xiàng)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，相鄰籽晶塊在拼接處分別具有L型和倒L型結(jié)構(gòu)，使拼接面呈現(xiàn)互相扣合的臺(tái)階形，相鄰籽晶塊在扣合處開設(shè)有兩對(duì)匹配的柱形孔，柱形孔與坩堝底部垂直，當(dāng)籽晶塊拼接后，成對(duì)的柱形孔對(duì)拼形成柱形腔，所述柱形腔內(nèi)插入有柱形硅棒，柱形硅棒與柱形孔之間的間隙小于0.5mm。將硅棒插入柱形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(cuò)缺陷，可提高光伏器件的性能。
【IPC分類】C30B29-06, C30B11-14
【公開號(hào)】CN104775156
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510178946
【發(fā)明人】王強(qiáng), 花國然, 李俊軍, 鄧潔
【申請(qǐng)人】南通大學(xué), 南通綜藝新材料有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日