[發(fā)明專利]一種多晶硅片的制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710044944.9
• 申請(qǐng)日: 2007-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN101368290A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳科
• 主分類號(hào): C30B29/06
• 分類號(hào): C30B29/06;C30B29/64;C30B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)太陽能電池的多晶硅片的制造方法。

背景技術(shù)：

目前的太陽能電池大多數(shù)是用晶體硅片制造，晶體硅片分為單晶硅片和多晶硅片，由于多晶硅片的成本較低，現(xiàn)在的太陽能電池越來越多地使用多晶硅片。但是目前的多晶硅片的制造方法是對(duì)結(jié)晶成型后的塊狀硅錠進(jìn)行機(jī)械切割的方式來制造的，這種方法有兩個(gè)主要的缺點(diǎn)，一個(gè)是這種切割方式的硅材料消耗太大，會(huì)損失切割過程中產(chǎn)生的硅粉末，這種方法的硅材料的利用率一般只有百分之五十左右；另一個(gè)缺點(diǎn)是切割法的硅片由于機(jī)械切割的技術(shù)限制不能割的很薄，一般只能達(dá)到200微米左右，而實(shí)際的太陽能電池所需要的硅片厚度只需要50微米左右，這樣厚的硅片會(huì)造成太陽能電池的硅材料的利用率很低。這兩個(gè)缺點(diǎn)都會(huì)降低制造太陽能電池的硅材料的利用率，而用于制造太陽能電池的高純硅的成本非常高，硅片是太陽能電池的最大成本的部分，因此低的硅材料的利用率是目前多晶硅片制造的太陽能電池價(jià)格居高不下的主要原因，從而影響了太陽能電池的普及。

發(fā)明內(nèi)容：

為了解決制造多晶硅片過程中硅材料的消耗大和硅片較厚的問題，從而達(dá)到降低制造多晶硅太陽能電池成本的目的，本發(fā)明提供一種制造多晶硅片的方法，可以降低制造多晶硅片過程中硅材料的消耗，并且可以減薄硅片的厚度。

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，是通過下述的技術(shù)方案。

本發(fā)明是一種使熔融狀態(tài)的硅直接結(jié)晶成薄片硅的方法，其具體是通過以下的方法來實(shí)現(xiàn)：首先將多晶硅的原料裝入坩堝，坩堝被加熱后，把坩堝內(nèi)的硅原料熔成液態(tài)的硅熔體，將硅熔體注入到一個(gè)狹縫，該狹縫是由兩個(gè)平行的耐高溫面(耐高溫面以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為面)形成的，這兩個(gè)耐高溫面可以是平面或曲面，是用陶瓷、石墨或耐高溫金屬材料制成，兩個(gè)耐高溫面之間的空間就是該狹縫的縫隙。兩個(gè)耐高溫面上都設(shè)有獨(dú)立的溫度控制裝置，可以使狹縫的兩個(gè)耐高溫面處于分別設(shè)定的溫度，將其中一個(gè)耐高溫面的溫度控制在硅的熔點(diǎn)1415攝氏度以下，另一個(gè)耐高溫面可以處于1415攝氏度左右。當(dāng)硅熔體流到狹縫時(shí)，由于狹縫的一個(gè)耐高溫面的溫度低于硅的熔點(diǎn)，硅原子就會(huì)在這個(gè)面上開始結(jié)晶，由于狹縫的兩個(gè)面之間有溫度差，在結(jié)晶面上就會(huì)有個(gè)垂直結(jié)晶面的溫度場(chǎng)梯度，這個(gè)溫度場(chǎng)梯度可以生長(zhǎng)出適于太陽能電池的柱狀結(jié)晶多晶硅片，這對(duì)制造出高性能太陽能電池用的硅片至關(guān)重要。熔融的硅原子在狹縫處結(jié)晶成硅片，狹縫的兩個(gè)面對(duì)結(jié)晶的硅片厚度有個(gè)約束，起到了限制硅片厚度的作用，硅片的厚度近似等于狹縫的厚度，從而可以得到指定厚度的硅片。狹縫兩個(gè)面之間的距離范圍可以在10微米到300微米之間，也就是縫隙的厚度，相應(yīng)產(chǎn)出的硅片厚度就在20微米到300微米的范圍。由于硅在狹縫處結(jié)晶成固體硅片，將已經(jīng)結(jié)晶的硅片與狹縫分離，就得到了指定厚度的多晶硅片。

本發(fā)明主要有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以將多晶硅的原料幾乎全部利用制成硅片，沒有切割方法的硅材料損失，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明可以將硅片制成很薄，可以低于200微米，這是切割方法無法做到的。這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)都可以節(jié)省制造太陽能電池硅片的硅材料，從而降低太陽能電池的成本。

下面結(jié)合附圖和幾種優(yōu)選方案的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的示意圖，圖1中：狹縫的第一個(gè)耐高溫面1，狹縫的第二個(gè)耐高溫面2，多晶硅片3，旋轉(zhuǎn)輥4，旋轉(zhuǎn)輥軸5，硅熔體出口嘴6，硅熔體7，坩堝8，坩堝進(jìn)氣口9。

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2的示意圖，圖2中：狹縫的第一個(gè)耐高溫面1，狹縫的第二個(gè)耐高溫面2，多晶硅片3，左側(cè)旋轉(zhuǎn)輥4，左側(cè)旋轉(zhuǎn)輥軸5，硅熔體出口6，硅熔體7，坩堝8，坩堝進(jìn)氣口9，右側(cè)旋轉(zhuǎn)輥10，右側(cè)旋轉(zhuǎn)輥軸11。

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例3的示意圖，圖3中：狹縫的第一個(gè)耐高溫面1，狹縫的第二個(gè)耐高溫面2，多晶硅片3，左側(cè)旋轉(zhuǎn)輥4，左側(cè)旋轉(zhuǎn)輥軸5，硅熔體出口嘴6，硅熔體7，坩堝8，坩堝進(jìn)氣口9，右側(cè)旋轉(zhuǎn)輥10，右側(cè)旋轉(zhuǎn)輥軸11。

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例4的示意圖，圖4中：狹縫的第一個(gè)耐高溫面1，狹縫的第二個(gè)耐高溫面2，多晶硅片3，上旋轉(zhuǎn)輥4，上旋轉(zhuǎn)輥軸5，硅熔體出口嘴6，硅熔體7，坩堝8，坩堝進(jìn)氣口9，下旋轉(zhuǎn)輥10，下旋轉(zhuǎn)輥軸11，傳輸帶12。

圖5是本發(fā)明的實(shí)施例5的示意圖，圖5中：狹縫的第一個(gè)耐高溫面1，狹縫的第二個(gè)耐高溫面2，多晶硅片3，左側(cè)上旋轉(zhuǎn)輥4，左側(cè)上旋轉(zhuǎn)輥軸5，硅熔體出口嘴6，硅熔體7，坩堝8，坩堝進(jìn)氣口9，左側(cè)下旋轉(zhuǎn)輥10，左側(cè)下旋轉(zhuǎn)輥軸11，左側(cè)傳輸帶12，右側(cè)上旋轉(zhuǎn)輥13，右側(cè)上旋轉(zhuǎn)輥軸14，右側(cè)下旋轉(zhuǎn)輥15，右側(cè)下旋轉(zhuǎn)輥軸16，右側(cè)傳輸帶。