[发明专利]一种太阳能硅单晶的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能硅单晶的制备方法，尤其涉及一种利用废弃的多晶硅下脚料来制 备太阳能硅单晶的方法，该制备方法解决制备太阳能硅单晶用料的稀缺问题，满足制造太阳 能电池的太阳能级硅单晶的市场需求。

背景技术

目前，太阳能光伏发电在可再生能源中具有重要地位，光伏能源被认为是二十一世纪最 重要的能源，由于光伏发电具有无可比拟的优点：清洁性、安全性、广泛性、寿命较长，免 维护性、实用性、和资源充足性及潜在的经济性。

直拉硅单晶是生产制造大规模集成电路等半导体器件的最基本的材料，也是太阳能电池 的一种重要材料。目前，国内外厂商用以制备太阳能多晶硅的原料都为高纯多晶硅料及部分 轻掺头尾单晶料，该用料配方虽然工艺成熟，单晶的各项物理参数可控性好；但由于近年来 太阳能电池发展迅速，所以其所用的原料即多晶及单晶头尾料日益紧缺。据有关专家及权威 人士预测，2006年太阳能用料缺口为3270吨，占其所需求量的24％，同时在今后的几年随着 太阳能电池需求量的增长，其用料缺口将显得更为明显，所以开发新的用于制备太阳能硅单 晶的原料就非常迫切。同时，在硅单晶的生产中，集成电路级硅单晶产生出来的多晶硅下脚 料，因电阻率、污染等等的原因，品质级别不符合集成电路的要求，不能用于对集成电路级 别硅单晶的生产；太阳能级硅单晶生产过程中产生的下脚料，由于含有粉尘、粒子等杂质过 多，重新投炉拉制时成晶困难甚至无法成晶，难以成功拉制出符合要求的硅单晶。

目前，国内大多数厂家的做法都是将下脚料混杂在原生多晶硅料里面投炉生产，利用掺 杂的方法来消化下脚料，结果由此生产出来的单晶硅棒电阻率纵向变化大、质量低下。有的 厂家直接将下脚料当废料低价卖掉，导致生产成本上升；部分收购下脚料的商家，在经过简 单的分类处理之后，甚至直接将多晶硅下脚料掺杂在原生多晶硅里，充当好料卖给单硅晶生 产企业，严重者形成恶性循环，损害国内整个太阳能光伏行业的发展。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种太阳能硅单晶的制备方法的改进， 该制作方法应具有节约了资源，降低了生产成本、提高了经济效益；同时利用制备方法制备 得到的太阳能硅单晶还具有很好地清洁性、安全性，且寿命较长，具有良好的产品性能。

本发明的技术方案：一种太阳能硅单晶的制作方法，其特征在于：利用废弃的多晶硅下 脚料作为主要原料来制备太阳能硅单晶，其制作方法包括以下步骤：

第一步：首先对多晶硅下脚料进行分类：

(1)将头尾料、埚底料、废片料分别放置，

(2)将分置好的多晶硅下脚料按检测类别及电阻率高低进行分类，分为：

N型  电阻率：0.5Ω.Cm以下，0.5～1.6Ω.cm，1.6～6Ω.cm及＞6Ω.cm四档；

P型  电阻率：0.5Ω.Cm以下，0.5～1.6Ω.cm，1.6～6Ω.cm及＞6Ω.cm四档；

(3)清洗：将分类好的多晶硅下脚料用酸性溶液清洗浸泡后，去掉表面杂质，再用大于 15兆的去离子水漂洗10～15分钟。

(4)干燥：将完成表面清洗的多晶硅下脚料进行表面干燥；

第二步：将多晶硅下脚料投入坩埚内进行拉制：

(1)将上述完成表面清洗、干燥的头尾料、埚底料、废片料进行合理的配比后投入单晶 炉的石英坩埚中，头尾料、埚底料、废片料之间的重量配比为：4～8∶3～7∶1；

(2)将装入多晶硅下脚料的单晶炉抽真空、加氩气后，分3～4次升温到最高1600℃后， 静置挥发1.5～2.5h，启动埚转0.5～1h，停止埚转，再挥发0.5～1h后，进行试拉制；

(3)a、若试拉制成功，先测量试拉制得到的小段单晶棒的电阻率，若电阻率符合要求 (根据客户要求不同)，进行正常的拉制，得到最终的太阳能硅单晶；

b、若由于杂质过多引晶不成功，拉制一小段多晶棒，沾掉杂质，重新挥发0.5～2 小时，再进行正常拉制；若再次引晶不成功，直接将拉制得到的多晶棒敲碎后重新酸洗、配 比，重新投炉。

上述的一种太阳能硅单晶的制作方法，作为优选，所述的酸性溶液由浓度为40％～47％的 氢氟酸和浓度65％～68％硝酸混合而成，其中氢氟酸和硝酸的重量比为1∶5～6。