[發明專利]硅片和其制造方法及裝置

無效

• 申請號: 200810032278.1
• 申請日: 2008-01-04
• 公開（公告）號: CN101477949A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 陳科
• 申請（專利權）人: 陳科
• 主分類號: H01L21/208
• 分類號: H01L21/208;H01L31/028;C30B29/06
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于生產太陽能電池的硅片和其制造方法及裝置。

背景技術

目前的太陽能電池大多數是用晶體硅片制造，而現在主要的硅片的制造方法是對成型后的塊狀硅錠或單晶硅柱進行機械切割的方式來制造的，這種方法有兩個主要的缺點，一個是這種切割方式的硅材料消耗太大，會損失切割過程中產生的硅粉末，一般硅材料的利用率只有百分之五十左右；另一個缺點是切割法的硅片由于技術限制不能割的很薄，一般只能達到200微米左右，而實際的太陽能電池所需要的硅片厚度只需要50微米左右，這樣厚的硅片會造成太陽能電池的硅的利用率很低。這兩個缺點都會降低制造太陽能電池的硅的利用率，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，因此低的硅的利用率是目前硅片制造的太陽能電池價格高的主要原因，從而影響了太陽能電池的普及。

發明內容

為了解決制造太陽能電池的硅片的硅材料利用率低的問題，以達到降低硅片太陽能電池成本的目的，本發明提供一種新型的硅片和其制造方法及裝置，可以提高制造太陽能電池硅片時高純度硅的利用率。

為了解決上述目的的技術問題，本發明的技術方案是用低純度的硅底板和高純度硅層構成硅片，通過讓熔融狀態的高純度硅的硅原子結晶凝固在低純度硅底板上形成硅片的高純度硅層，其具體通過以下方法來實現：把低純度的硅底板的溫度控制在低于硅熔點1415攝氏度，這里的硅底板的硅純度一般在80％到99.99％的范圍，將硅底板的其中一面與熔融的高純度的硅熔液接觸，這里的高純度硅的純度一般在99.99％以上，由于硅底板的溫度低于硅熔點，高純度的硅原子就會在硅底板上結晶凝固，最終會在硅底板上形成一層高純度的硅層，高純度硅層的厚度范圍可以從1微米到400微米。硅底板和高純度硅層作為整體就構成了制造太陽能電池的硅片，其中高純度硅層是作為制造太陽能電池的光電有效材料，高純度硅層下面的硅底板的作用是用來作為高純度硅結晶凝固的襯底和電池的導體，另外高純度硅層的厚度比較薄，機械強度比較差，而硅底板的厚度范圍可以在50微米到3毫米，可以起到加固承載的作用。

本發明的硅片另一個技術方案是在硅底板和高純度硅層之間再加入一層過渡層硅，其實現方法如下：在硅底板上先凝固一層過渡層硅，過渡硅層的硅的純度范圍可以在99.9％到99.999％，過渡層硅的厚度范圍可以從10納米到100微米，其實現方法和前面類似，就是將低于硅熔點1415攝氏度的硅底板的一面與過渡硅層的硅熔液接觸，在硅底板上形成一層過渡層硅后，再用前面的方法在硅過渡層上結晶凝固一層高純度硅層。其中高純度硅層是制造太陽能電池的光電有效材料，過渡層硅的作用是可以阻擋硅底板中的雜質擴散到高純度硅層中，從而防止降低太陽能電池的效率。

本發明硅片的第三個技術方案是在硅底板和高純度硅層之間加入一層金屬薄膜，其實現方法如下：在硅底板上預先鍍一層金屬薄膜，金屬可以是熔點較高反光率較好的金屬，如鎳等，金屬薄膜的厚度范圍可以在10納米到10微米，再將低于硅熔點1415攝氏度的硅底板上的金屬薄膜面與高純度硅熔液接觸，在金屬薄膜上結晶凝固高純度硅層。其中高純度硅層是制造太陽能電池的光電有效材料，金屬薄膜層是起反光的作用，它可以將穿透過的高純度硅層的太陽光反射回去，實現太陽光的再利用，這樣可以用較薄高純硅層實現較高的太陽能電池的效率。

為了制造本發明的硅片，本發明還提供了制造該硅片的六種裝置的技術方案，下面分別先對這六種技術方案進行一些簡要的說明，詳細的說明將在具體的實施方式中再進行敘述。

本發明制造裝置的第一種技術方案是一種甩脫式硅片制造裝置，主要是由坩堝、底盤和轉軸組成，坩堝上設有加熱裝置，底盤上設有溫度控制裝置，底盤是與轉軸相連，可以隨轉軸一同轉動及升降。坩堝是用來熔化高純度硅和作為硅熔液的容器，底盤是用來固定硅底板并對其進行溫控，轉軸的作用是可以升降和轉動底盤。其主要的工作過程：將底盤控制在設定的溫度，然后讓底盤吸住硅底板，與坩堝中的硅熔液接觸進行結晶，高純度硅層結晶完成后，硅底板離開硅熔液，轉軸帶動底盤使硅底板高速旋轉，將吸附在高純度硅層表面的殘留的硅熔液快速甩脫，這就完成了硅片的制造。這個技術方案的主要特征在于用高速旋轉的方式將硅殘液從硅片上甩脫，所以被稱為甩脫式硅片制造裝置。