[发明专利]一种用于太阳能电池的多晶硅的制造方法

说明书

背景技术

工业硅中，磷含量(质量分数)一般为(2～4)×10^-3％，然而，根据半导体理论，太阳能电池是少子器件，太阳能多晶硅中的磷含量不能超过0.1×10^-4％。太阳能电池的工作效率主要由少数载流子的性子决定，如果太阳能电池的基体材料中磷没有被很好去除，磷就会产生补偿效应，会影响太阳能电池的效率，因此在制备太阳能电池之前必须将基体硅中的磷杂质去除。

太阳能电池的工作效率主要由少数载流子的性子决定，如果太阳能电池的基体材料中磷没有被很好去除，磷就会产生补偿效应，会影响太阳能电池的效率，因此在制备太阳能电池之前必须将基体硅中的磷杂质去除。

目前除磷工艺有酸洗除磷，合金定向凝固除磷，真空电子束法除磷，造渣法除磷工艺。

真空电子束除磷工艺目前是多晶硅业界十分看好的可以大大降低工业硅提纯成本的一项技术。

发明内容

本发明设计的真空电子束除磷工艺中，对坩埚的形状进行了调整使水冷铜坩埚的侧壁倾斜角为30-35°，并且为了电子枪均匀轰击多晶硅料，使水冷铜坩埚依次分别平移到左、右电子枪正下方轰击。

水冷铜坩埚的侧壁倾斜角为30-35°，增大了多晶硅料受轰击的面积，并且在倾倒熔化多晶硅料时，只需将水冷铜坩埚倾斜30-35°便可以将熔化多晶硅料全部倒出，减小了水冷铜坩埚的旋转的角度，节省了设备的空间，而且容易倾倒干净。由于增大了受轰击的面积，轰击的束流、轰击功率和轰击时间也小(少)于现有技术，节约的设备的耗能。

为了电子枪均匀轰击多晶硅料，传统的做法是水冷铜坩埚的侧壁与水平线呈直角，将水冷铜坩埚倾斜45°面向左电子枪受轰击，后又倾斜45°面向右电子枪受轰击。这样的做法不但使得熔化多晶硅料容易流泄，而且使得多晶硅的装料高度只能到水冷铜坩埚的侧壁高度的三分之一，否则熔化多晶硅料便会流泻出去。本发明的工艺改进之二便是水冷铜坩埚中心位于右电子枪正下方和左电子枪正下方分别短时间受轰击。本发明的多晶硅除磷工艺，对多晶硅的填料高度可以到水冷铜坩埚得侧壁高度，大大提高了效率；只需将水冷铜坩埚倾斜30-35°，便可以将熔化多晶硅料全部倒出，减小了水冷铜坩埚的旋转角度，节省了设备的空间，而且容易倾倒干净，除此以外，本发明的除磷效果达到太阳能电池对多晶硅少子含量的需求。

多晶硅除磷工艺步骤如下：

步骤1、将多晶硅料(10)装入侧壁水平倾斜角为30-35度的水冷铜坩埚(3)中；

步骤2、先用机械泵(5)和罗茨泵(6)将真空室抽真空至气压为0.5Pa，再用扩散泵(7)抽到高真空10^-2Pa以下；

步骤3、给左电子枪(1)、右电子枪(2)高压功率预热6-8分钟，预热高功率为28-30KW，关闭高功率；设置左电子枪(1)、右电子枪(2)束流为100-120m A，束流预热6-8分钟，关闭左、右电子枪束流；

步骤4、同时打开左、右电子枪的上述高功率和束流，稳定后用左、右电子枪轰击多晶硅料，增大左、右电子枪束流到600-650mA，持续轰击直至多晶硅料全部熔化；

步骤5、调节右电子枪(2)的束流到零，机械转轴带动水冷铜坩埚向左平移，使水冷铜坩埚中心位于左电子枪正下方，由左电子枪轰击9分钟；

步骤6、增大右电子枪(2)的束流到600-650mA，调整左电子枪的束流到零，机械转轴带动水冷铜坩埚向右平移，使水冷铜坩埚中心位于右电子枪正下方，由右电子枪轰击9分钟；

步骤7、旋转机械转轴，机械转轴带动水冷铜坩埚(3)旋转30-35°，将液态硅倒入水冷铜容器(4)中后，反向旋转机械转轴(17)，将水冷铜坩埚(5)归位；

步骤8、再由进料口(9)投入多晶硅至水冷铜坩埚(3)中，连续作业，重复4-6步骤；

步骤9、关闭左、右电子枪；

步骤10、依次关闭扩散泵(7)、罗茨泵(6)、机械泵(5)待温度降到180℃左右时，打开放气阀，打开真空装置盖(12)从水冷铜容器(4)中取出硅锭。

具体实施方式

步骤1、将多晶硅料(10)装入侧壁水平倾斜角为35度的水冷铜坩埚(3)中；

步骤2、先用机械泵(5)和罗茨泵(6)将真空室(14)抽真空至气压为0.5Pa，再用扩散泵(7)抽到高真空10^-2Pa以下；