[发明专利]一种太阳能电池单晶硅片的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于绿色能源太阳能电池技术领域，特别是涉及一种高效能太阳能电池的单晶硅片的制造方法。

背景技术

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的绿色能源。太阳能电池是太阳能光伏发电系统的主要组件，其中单晶硅太阳能电池是目前发展最快的一种太阳能电池。单晶硅片的品质直接影响着单晶硅太阳能电池的质量，提高单晶硅片的品质是生产高效能太阳能电池的前提。目前，国内外普遍采用传统直拉生长法生产单晶硅，然后经切割制成单晶硅片。研究表明，单晶硅太阳能电池衰减高的根源在于氧，氧与硼结合形成了硼氧复合体是导致衰减的罪魁祸首。虽然直拉生长法生产工艺比较成熟，成品率也较高，而且生产成本相对较低，但该方法生产的单晶硅氧含量过高且分布不均，直接导致所制成的单晶硅太阳能电池质量不佳，特别是其光电转换效率低、衰减高。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的缺陷，提出了一种生产高效能太阳能电池单晶硅片的方法，由该方法生产的单晶硅片氧含量低且分布均匀，所制成的单晶硅太阳能电池质量上佳，光电转换效率高、衰减低。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一种太阳能电池单晶硅片的制造方法，依次包括准备、配料、拉棒和切割步骤，所述拉棒步骤包括熔化、挥发、种晶、缩颈、放肩、拉晶、收尾和冷却过程；其中，

(1)在所述配料步骤中，采取以原生多晶硅为主原料并掺硼母合金的配方，或者以原生多晶硅为主原料配以循环料的配方；

(2)在所述拉棒步骤中，控制坩埚转速为1rpm～8rpm以降低硅熔融液的氧浓度，控制晶棒转速为3rpm～12rpm以改善生长晶棒中氧的径向分布，并控制晶棒拉速为0.8mm/min～3mm/min。

作为一种优选，在所述配料步骤中，所述掺硼母合金的配方以质量份计为：原生多晶硅100份，电阻率为0.0015Ω·cm硼母合金0.22份～0.24份。

作为一种优选，在所述配料步骤中，所述配以循环料的配方以质量百分计为：原生硅30％～40％，循环料60％～70％。

作为一种优选，在所述拉棒步骤中，挥发过程控制所述坩埚转速为5rpm～8rpm；拉晶过程控制所述坩埚转速为6rpm～8rpm，控制所述晶棒转速为10rpm～12rpm并控制所述晶棒拉速为0.8mm/min～1.2mm/min；收尾过程控制所述坩埚转速为1rpm～5rpm，控制所述晶棒转速为3rpm～10rpm并控制所述晶棒拉速为1.2mm/min～3mm/min。

作为进一步的优选，在所述拉棒步骤中，挥发过程控制所述坩埚转速为6rpm；拉晶过程控制所述坩埚转速为8rpm，控制所述晶棒转速为12rpm并控制所述晶棒拉速为1.1mm/min；收尾过程控制所述坩埚转速为2rpm，控制所述晶棒转速为5rpm并控制所述晶棒拉速为2.5mm/min。

本发明所述的循环料是指在拉晶过程中，或拉晶后单晶硅棒加工成单晶硅片过程中所产生的边角料，如：头尾料，埚底料、提肩料、边片料及一些碎片等。

具体地说，本发明所提供的一种太阳能电池单晶硅片的制造方法，其包括准备、配料、拉棒和切片步骤，所述拉棒步骤包括熔化、挥发、种晶、缩颈、放肩、拉晶、收尾和冷却过程。所述准备步骤包括原料的准备和设备的准备，其中主要对原生多晶硅进行清洗，除去金属等杂质，同时单晶炉进行整理，完成装料前的准备。

所述配料步骤，采取以原生多晶硅为主原料并掺硼母合金的配方，或者以原生多晶硅为主原料配以循环料的配方；将配方原料装载到单晶炉的石英坩埚中。