[发明专利]一种用于太阳能电池的硅晶片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造太阳能电池用硅基片的方法，具体涉及一种用精炼冶金硅制备用于太阳能电池的低成本硅晶片的方法。

背景技术

随着现代工业的发展，对能源的需求越来越大，但常规能源在使用中会释放出大量的二氧化碳气体，导致全球性的“温室效应”，为此各国力图摆脱对常规能源的依赖，加速发展可再生能源。作为最理想的可再生能源之一，太阳能的利用得到了高度重视。虽然太阳能电池方面的研究已经进行了三、四十年，然而，近年来太阳能电池才得到大规模应用。太阳能工业的高速发展大大降低了其制造成本，但同时也使太阳能硅材料成本价格的迅速上升，从而使得太阳能电池的整体应用成本仍较高。

现有技术中，常规用于制备太阳能电池的硅材料，要求纯度在7N以上，其材料成本价格很高。如何以纯度较低的硅基片来制造太阳能电池，成为人们研究的一个焦点。精炼冶金硅的成本价格较低，但磷硼杂质含量相对较高，当采用该材料制备可用于太阳能电池的硅晶片时，因硼是一种受主杂质，当硼的含量较高时，硅材料表现为P型，磷则是一种施主杂质，当磷含量较高时，硅材料表现为N型，由于硼在硅中的分凝系数为0.8，而磷的在硅中的分凝系数为0.33，硼在晶体生长后的硅棒中分布较为均匀，磷则在后端的含量较高，因而，在中后段，磷的含量增高会导致硅晶棒(锭)材料出现反型，该部分材料不能用于制备太阳能电池的硅晶片。造成材料的利用率较低

如果能使晶体生长过程中硅晶棒(锭)的反型点向尾端移动，即增加硅材料的利用率，从而降低太阳能电池的材料成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是，提供一种用于太阳能电池的低成本硅晶片的制备方法，通过对精炼冶金硅的处理，提高所生长的晶棒(锭)长度的利用率，以便降低太阳能电池的材料成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于太阳能电池的硅晶片的制备方法，先对磷硼含量相对较高的精炼冶金硅进行破碎，除去可见杂质(如夹层杂质)、化学清洗，再投入晶棒或晶锭生长炉中，同时向硅原料中加入镓或磷化镓，以镓的原子浓度计，添加量在5ppma至14ppma之间，在晶棒或晶锭生长完成后进行剖锭加工测量，获得所需的硅晶片。

上述技术方案中，对精炼冶金硅进行破碎及去除杂质的过程是现有技术，所述的去除杂质步骤通常包括：①分拣挑选去除肉眼可见杂质；②超声清洗；③化学清洗(在硝酸和氢氟酸的混合酸液中清洗，以去除可能含有的表面杂质)。所述的晶棒(锭)生长过程包括在坩埚中进行加热，并用氩气保护，当加热温度超过硅的熔点1412℃时，硅被熔化，在此过程中，镓被均匀扩散到熔化的液态硅中。由于镓在硅中的分凝系数为0.008，镓对晶棒前部的杂质浓度的影响可以忽略不计，但其在晶棒(锭)后端的含量则呈指数增加，由于镓与硼一样属于受主杂质，因而，镓含量的增加，可以补偿由于磷含量增加造成的影响，使得晶棒(锭)反型向尾部推移，从而提高晶棒(锭)的可利用率。

根据需要制作的太阳能电池片的不同要求，所述晶棒生长可以采用直拉单晶硅制备工艺，获得的硅片为单晶硅片。

或者，所述晶锭生长采用浇铸多晶硅制备工艺，获得的硅片为多晶硅片。

其中，单晶硅和多晶硅的制备工艺均为现有技术。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明添加了在硅中分凝系数较低又与硼同样可作为受主杂质的镓，再进行晶棒(锭)生长，从而降低了在晶棒(锭)结晶后段磷的含量较快增加造成的施主杂质含量相对受主杂质含量快速增加的趋势，使得晶棒(锭)反型向尾部推移，从而提高了晶棒(锭)的利用率。因而，可以用精炼冶金硅(5～6N)制造太阳能电池，达到较高的材料利用率，降低了材料成本，有利于硅太阳能电池的普及应用。

附图说明

图1是本发明实施例一的工艺流程示意图；

图2是实施例一中添加镓后的单晶硅中的净杂质浓度分布图(虚线所指0.68处为反型点)；

图3是对比例一中未添加镓的单晶硅中的净杂质浓度分布图(虚线所指0.61处为反型点)。

具体实施方式

下面结合实施例和对比例对本发明作进一步描述：