[发明专利]N型少子寿命大于1000微秒太阳能硅片制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及单晶硅片制造工艺，特别是一种N型少子寿命大于1000微秒太阳能硅片制造方法。具体为一种以高寿命N型单晶硅为原料的太阳能级N型高少子寿命(以下简称寿命)单晶硅片的制造工艺，在硅单晶切割、脱胶、清洗工艺中减小沾污以保持N型单晶硅片的寿命，使其远优于普通方法制得的N型单晶硅片。

技术背景

单晶硅片寿命和清洁程度与太阳能电池(以下简称电池)转换效率是强烈对应的正比关系。太阳能工业所用的N型高寿命硅单晶是用CZ法生长的(单晶整体寿命高于1000μs，以BCT～300型Sinton consulting lifetime tester测试)。在太阳能电池行业，目前需要将硅单晶圆棒经过如下步骤：方棒制造、硅片切割、脱胶(脱胶即把切割完成的硅片从工装上分离)、清洗(清洁硅片表面)等。在方棒制造过程中，高强度的机械切割、磨削会在晶体表面产生较大的机械应力和重金属沾污(高效N型电池要求如下：Fe＜5E+13atoms/cm²，Cu＜20E+13atoms/cm²，测量仪器Graphite Furnace AAS)；在硅片的切割过程中，由于采用多线切割方式，切割过程中钢线磨损掉的部分会以铁、铜的微粉形式混杂在砂浆(切割过程所用的材料，整个切割过程硅片都与其接触)中，造成重金属铁、铜对硅片表面的沾污。这些重金属的沾污会在硅片表层产生复合中心，从而明显降低少子寿命，继而降低电池的转换效率。因此，方棒的制造处理工艺，多线切割后的脱胶、清洗工艺能有效保证硅单晶的少子寿命不在加工过程中减低继而保证稳定的太阳能电池的转换效率。

国内外未见有关于太阳能级N型高寿命单晶硅片制造工艺(其中，所用原料为寿命高于1000μs的N型单晶硅)的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的N型少子寿命大于1000微秒太阳能硅片及制造方法。它是用于少子寿命＞1000微秒的N型太阳能单晶硅片的制造工艺，采用机械化学抛光去除硅棒损伤层，采用酸碱清洗工艺去除表层金属杂质，可以解决高寿命N型单晶硅在硅片制造过程中的寿命降低难题。本发明晶体生长方法实用、效率高、成本低，能够避免高寿命N型的太阳能级单晶硅片制造过程中的寿命降低，能满足N型高效太阳能电池的要求。

本发明提供的N型少子寿命大于1000微秒太阳能硅片为：<100>晶向，电阻率范围为1～20Ω·cm、少数载流子寿命＞1000μs，IRON(Fe)＜5E+13atoms/cm²，COPPER(Cu)＜20E+13atoms/cm²，间隙氧含量为[Oi]≤17.5ppma，替位碳含量为[Cs]≤0.5ppma；外型＞6英寸。

本发明提供的N型少子寿命大于1000微秒太阳能硅片的制造方法包括的步骤：它是以少子寿命大于1000微秒的N型太阳能硅单晶棒为原料，按下述的具体工艺步骤：方棒机械抛光，方棒化学抛光，多线切割，硅片脱胶，硅片清洗，硅片烘干。具体工艺参数：

机械抛光电流6-10A，工件移动速度10-25mm/min，化学抛光HF酸HNO₃的质量比例1∶6，浸泡时间3-6min；脱胶用乳酸溶液浓度30％-60％，溶液温度50±5℃，反应时间20-40min。

本发明提供的N型少子寿命大于1000微秒太阳能硅片的制造方法是以少子寿命大于1000微秒的N型太阳能硅单晶棒为原料，具体步骤包括：

1)机械抛光，调整抛光主电流至8-10A，抛光速度20mm/min；调整电流至7-8A抛光速度20mm/min；调整电流至6-7A速度20mm/min。

2)化学抛光，调整室温至25正负3摄氏度，配比氢氟酸(分析纯)与硝酸(分析纯)的质量比为1∶6，混合均匀后将硅棒浸泡3-6分钟；

3)粘棒并使用多线切割机切割；

4)硅片脱胶，配制浓度30％-60％的乳酸溶液，调整溶液温度至50±5℃，浸泡于乳酸溶液中30分钟脱胶；

5)清洗过程中采用9槽清洗机，每槽时间为4分钟，使用电阻率15兆欧姆厘米的纯水。