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单晶硅+金刚线来势来势汹汹，为了应对这种局面，如协鑫、阿特斯积极推动多晶硅+金刚线+黑硅技术。在技术层面上能不能多晶硅+金刚线如果不要黑硅技术的话，只有寄希望于准单晶，4-5年前因半熔的出现被我们收藏的技术。 准单晶（Mono Like）是基于多晶铸锭的工艺，在长晶时通过部分使用单晶籽晶，获得外观和电性能均类似单晶的多晶硅片。这种通过铸锭的方式形成单晶硅的技术，其功耗只比普通多晶硅多，所生产的单晶硅的质量接近直拉单晶硅。简单地说，这种技术就是用多晶硅的成本，生产单晶硅的技术。 准单晶传统技术路线主要有两种铸锭技术，笔者认真调研后决定增加了第三种方案，希望引起大家的关注： （1）无籽晶铸锭 无籽晶引导铸锭工艺对晶核初期成长控制过程要求很高。一种方法是使用底部开槽的坩埚。这种方式的要点是精密控制定向凝固时的温度梯度和晶体生长速度来提高多晶晶粒的尺寸大小，槽的尺寸以及冷却速度决定了晶粒的尺寸，凹槽有助于增大晶粒。因为需要控制的参数太多，无籽晶铸锭工艺显得尤为困难。其要点是精密控制定向凝固时的温度梯度和晶体生长速度来提高多晶晶粒的尺寸大小，形成所谓的准单晶。这种准单晶硅片的晶界数量远小于普通的多晶硅片。无籽晶的单晶铸锭技术难点在于控温。 （2）有籽晶铸锭 当下量产的准单晶技术大部分为有籽晶铸锭。这种技术先把籽晶、硅料掺杂元素放置在坩埚中，籽晶一般位于坩埚底部，再加热融化硅料，并保持籽晶不被完全融掉，最后控制降温，调节固液相的温度梯度，确保单晶从籽晶位置开始生长。这种技术的难点在于确保在熔化硅料阶段，籽晶不被完全融化，还有控制好温度梯度的分布，这个是提高晶体生长速度和晶体质量的关键。 （3）中心引晶，对称生长 这种方法通过侧壁加热器对硅液进行加热，待熔化完全后，通过观察顶部高温计确认中心温度能满足不会熔化籽晶的情况下，把籽晶竖直放入坩埚中心。适当调整功率曲线，使沿籽晶侧面对称生长。在现有炉型加热以及散热上都会有一定的要求，对于温度的观察和监控相对准确，可以通过顶部高温计对单一竖直面的温度很好的监测。因为是对称生长，晶体质量相对比较好。 准单晶硅铸锭技术和普通多晶技术相比有如下优势：
2.制绒后可在表面得到焰光作用较好的金字塔结构，减少反射率； 3.整锭平均效率较常规锭高出0.5%~1.0%。 4.中心引晶避免了红区问题，成品率较高 有籽晶底部铸锭技术方法是被尝试最多的，相关好处和优缺点就不逐个介绍了，相关文献和报告也比较多，大家在网上随便找一下就会出现非常多的资料介绍。 首先，关于晶体生长，其本质就是一个从液相变成固相的凝固问题，凝固是从形核开始，之后是晶体的长大。形核需要形核功从而克服相变阻力形成固相晶核。形核功取决于形核时的外界条件，最有利的条件是具有相同晶体结构的同种固相衬底，其次是具有不同润湿性能的异相衬底，从液相中“无中生有”的形核需要的形核功要大的多。解释完形核的问题，我们现在应该清楚了，若是在熔体中存在同质的晶种，会提供最佳的凝固起始点。 其次是生长的驱动力，这主要是温度。当温度低于晶体的熔点时，它会促使液固相变的进行，也就是晶体的生长。 因此，当同质的晶种处于固液界面且温度低于熔点时，此晶种就会成为择优生长界面。当然，对于复杂的晶体体系来说，在特定的温度条件下，有时异质的衬底界面可以提供相对于某些同质晶种更好的生长条件。 铸造是一种晶体生长方法。现有的硅铸锭炉，形核是从带有涂层的石英坩埚的底部异质形核的，随后在定向温度梯度的驱动下自下而上的完成生长。定向凝固时，在坩埚底部铺上晶种，在合理的温度梯度下，凝固就会优先从晶种开始进行外延生长，从而获得与晶种晶体结构一致的晶体。在实际操作中，随着坩埚容积的增大及带有涂层的坩埚壁的异质形核作用，加上不均匀的温度分布，都可以为异质形核提供理想的条件，从而使得实际获得的铸锭中含有很多来自于非籽晶的晶粒。当然，这些晶粒的比例可以通过优化工艺、热场设计等途径加以改善。 通过中心引晶的形式，生长机理发生了改变，与CZ相近又不相同，实际上能带来非常多的好处，最明显的好处之规避这坩埚还来的红区以及导质形核的问题。当然在加工上我们非常期待与单晶硅一样仅需要金刚线切就好了。减少了黑硅投入和新工序的引进。 最后再说说铸造单晶与CZ单晶。理论上，这两种方法都可以获得理想的单晶体。但针对硅单晶生长，实际生产中，却有很大的差异。这种差异来自于生长条件的不同。CZ是在熔体自由表面上无型模约束的生长，而铸锭的生长界面可以是在熔体下部，也可以是熔体固液界面，同时受到型模的约束；CZ的生长取决于晶体的散热。而铸锭中的生长定向凝固时取决于坩埚的散热，中心引晶时取决于晶体两端的散热；对流模式的不同，杂质引入的不同等等，这些都会对晶体的内部品质产生很大的影响。 由于光伏还是一个很年轻的行业，业内很早一部分人员都进行了这方面的技术尝试，最后成为有些厂家的黑科技在生产过程中使用，就成本和生产可性行来说，随着半熔转化效率的瓶颈，重新启动准单晶的技术对多晶说是不得不进行的事了。 为了更好的在中心引晶准单晶技术上的研发，提供一些建议： 炉型选择：铸锭炉可以采用具有3段加热器的小炉型进行生长测试。 籽晶选择：可以采用单晶硅籽晶即可，但直径和长度要根据坩埚的大小来调整。 拉提装置：已经有成熟智能设备，可以参见北京中光睿华科技有限公司的自动测试仪用来测试硅液熔化速率的，定制部分制具固定籽晶即可，制具：可以选择石墨材质或者钨钼材质夹头。 最后一步： 毫无疑问新技术将重组晶硅市场格局！ 下一个技术引领者会是你们吗？ 来源：中光睿华 |
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