[发明专利]一种改善多晶硅晶界缺陷的方法和装置

说明书

本发明公开了一种改善多晶硅晶界缺陷的方法和装置，其中方法包括：判断当前铸锭炉中的硅料是否处于熔融状态；若是，向所述铸锭炉中的硅料通入氢元素掺杂剂；判断当前所述铸锭炉中的硅料是否处于长晶结束阶段；若是，停止向所述铸锭炉中的硅料通入氢元素掺杂剂。通过在当前的多晶铸锭炉中的硅料在熔融状态时，通入氢元素掺杂剂，在长晶结束之后结束，通过掺杂剂中的氢原子来终结硅的悬挂键，显著降低硅晶体表面的复合速率，能够在硅基体中引入高浓度的氢原子，氢钝化程度更加彻底，同时由于通入氢元素掺杂剂的过程与铸锭工艺同步，不会额外增加工艺时间，仅仅需要保存气体的装置而不会额外增加其它氢钝化的装置，增加成本非常有限、工艺过程简单。

技术领域

本发明涉及多晶铸锭技术领域，特别是涉及一种改善多晶硅晶界缺陷的方法和装置。

背景技术

由于光伏电池技术的不断成熟，其发电成本大幅下降，从而获得了更大规模的应用，在替代新能源、保护环境方面具有不可替代的作用。

太阳能电池对作为基体的半导体材料提出了两个最主要的要求：高纯和高完整。高纯是指半导体材料中的杂质少；高完整是指半导体材料的晶格完整性高。这是因为半导体中的杂质和晶格缺陷会使光照产生的电子和空穴复合耗损，导致被收集的载流子数量下降从而使太阳能电池的光电转换效率降低。

钝化是减少缺陷以及杂质带来的危害的有效手段之一，氢钝化是利用氢原子来终结表面悬挂键，可以有效的降低硅中晶界的复合活性。晶体硅中的氢原子具有很强的反应活性，它能够与轻元素杂质及其复合体反应，与掺杂原子硼、磷反应；与过渡金属杂质反应；与硅悬挂键结合，富集在晶体表面、晶界、位错区域。因此氢钝化，利用氢原子与其他杂质和缺陷的反应来钝化这些复合中心的复合活性，提高硅晶体中少数载流子的寿命。

目前常采用表面氢钝化技术的方法有以下四类：

1、在氢气氛中做加热处理；

2、以氢气等离子体进行扩散处理；

3、通过等离子体增强化学气相沉积的富含氢的SiN_x:H薄膜层；

4、离子化氢原子的注入。

在上述几种常用的氢钝化技术中，由于氢原子通过晶片表面的扩散速率很慢，在1～3方法中的氢钝化工艺往往需要数小时之久，使得整个工艺流程的时间大幅延长；虽然方法4中使用传统的考夫曼宽离子束源将氢离子注入晶片，工艺时间会相对降低，但在实际工业应用中，太阳能电池的大量生产需要数组大面积的离子束源才能达到，如此规格的离子束源设备是昂贵且复杂的系统，同时，在工艺中考夫曼离子束源内的加速电极会被离子轰击，而被溅射出来的金属颗粒会变成污染源，可能导致太阳能电池的效能变差。

以上的氢钝化方法实现于电池端工艺技术，普遍存在氢钝化时间周期过长，或者所需的设备昂贵且复杂的系统，不利于工业实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供了一种改善多晶硅晶界缺陷的方法和装置，氢钝化工艺简单、氢钝化装置安装简便，氢钝化不会额外增加时间，能够有效降低氢钝化成本，提高钝化效果。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种改善多晶硅晶界缺陷的方法，包括：

判断当前铸锭炉中的硅料是否处于熔融状态；

若是，向所述铸锭炉中的硅料通入氢元素掺杂剂；

判断当前所述铸锭炉中的硅料是否处于长晶结束阶段；

若是，停止向所述铸锭炉中的硅料通入氢元素掺杂剂。

其中，所述氢元素掺杂剂为氨气、氢气中的至少一种气体。

其中，所述向所述铸锭炉中的硅料通入氢元素掺杂剂，还包括：