[发明专利]触媒法生产多晶硅和多晶硅薄膜的方法

摘要

本发明公开了一种触媒法生产多晶硅和多晶硅薄膜的方法，一是将金属硅：金属铝的比例装入内胆为高纯氧化物坩埚或高纯石墨坩埚的熔化炉内，在真空或保护气氛下完全熔化，去除杂质磷；二是将熔体浇注至一定温度的高纯石英坩埚或高纯氧化铝坩埚内，冷却；三是将制得的中间产品采用破碎或直接放入稀无机酸溶液中酸浸，再浸入王水中以溶解铜，得多晶硅粉末；四是将得到的多晶硅粉末装入高纯石英坩埚内胆的真空熔炼炉内加热至熔化，向熔体中吹入高纯四氯化硅气体精炼；五是将制得的硅锭直接切片，清洗和绒面，置入气体扩散炉内，制得多晶硅薄膜。方法易行，具有耗能低，投资小，可大量节省投资，降低电耗，从而大大降低生产成本。

主权项

一种触媒法生产多晶硅和多晶硅薄膜的方法，其步骤是：A、将金属硅∶金属铝＝0.1 10重量比的比例装入内胆为高纯氧化物坩埚或高纯石墨坩埚的熔化炉内，在真空或保护气氛下完全熔化，其熔化温度根据金属铝的配比在570～1450℃之间，金属硅和金属铝中的杂质磷将与金属铝形成熔点高达2530℃的固体化合物达到去除杂质磷；B、a.将熔体浇注至温度为550 650℃的高纯石英坩埚或高纯氧化铝坩埚内，冷却，当熔体温度降至坩埚的保温温度550 650℃时倒出未凝固的熔体，石英坩埚或氧化铝坩埚内已凝固的为含有一定量0.5 4％的金属铝，低的磷＜0.001％wt及微量金属杂质＜0.01％wt中间硅产品；b.将熔体浇注至高纯石英坩埚或高纯氧化铝坩埚内冷却至室温，得到硅铝合金；c.将熔体采用定向凝固技术定向凝固，熔体温度降至550 650℃时倒出未凝固的熔体，得到定向凝固的硅锭；C、将(B)步骤所制得的a或b中间产品采用破碎或直接放入稀无机酸溶液中酸浸，酸浸时放出大量热，采用冷却措施，防止喷渍，酸浸的目的是溶解中间产品中含有的金属铝及其它金属杂质，随后浸入浓酸溶液中酸浸，继续溶解铝及其它金属杂质，再浸入王水中以溶解铜，得到含金属铝及微量金属杂质及极低磷的多晶硅粉末；D、将(C)步骤所得到的多晶硅粉末装入高纯石英坩埚内胆的真空熔炼炉内加热至1450～1500℃使其熔化，然后向熔体中吹入高纯四氯化硅气体精炼，去除熔体内的铝、硼、钛、锰、锌、锆、镁、钙、钡、铬杂质，其化学反应式为M+SiCl4(g) Si+MCl(g)，并采用定向凝固，进一步降低金属杂质的含量并凝固成制作太阳能电池用多晶硅锭，此硅锭有B＜1*10 6，P＜5*10 6，，C＜10*10 6，Fe＜10*10 6，Al＜2*10 6，Ca＜2*1°0 6，Ti＜1*10 6，Cr＜1*10 6；E、将(B)步骤(c)所制得的硅锭直接切片成150～300um厚度的硅片，清洗和绒面制备，然后将此硅片置入600～1200℃的气体扩散炉内，通入高纯四氯化硅气体，此时在硅片表面发生如下置换反应，4Al+3SiCl4(g)＝3Si+4AlCl3(g)，在硅片表面生成一层高纯薄膜多晶硅，晶体取向与定向凝固基片相同，制得高性能多晶硅薄膜。