[發明專利]一種多晶硅錠及其制備方法

無效

• 申請號: 200910115260.2
• 申請日: 2009-04-29
• 公開（公告）號: CN101876085A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 中野研吾;杜嘉斌
• 申請（專利權）人: 江西賽維LDK太陽能高科技有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B28/06;C01B33/021
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 楊志宇

技術領域

本發明涉及一種多晶硅錠，特別是一種新型太陽能級多晶硅錠，本發明還涉及了一種多晶硅錠的制備方法。

背景技術

以晶體硅為基材的太陽能電池可分為單晶硅和多晶硅兩種。單晶硅晶體通常采用直拉單晶法(Czchoralski，或簡稱CZ)拉制而成。而多晶硅晶體有多種方法，目前在工業生產中普遍采用的可以粗略地分為定向凝固法，澆鑄法，電磁連續鑄錠法等。其中的定向凝固法由于其所產硅錠重量大，單爐產出量高，耗能低而受到最廣泛的應用。定向凝固法的基本工藝特征是配料好的硅原料裝滿一石英坩堝，在控制的環境下，硅原料被加熱并熔化，隨后，硅溶液在同一坩堝中由于單一方向的冷卻(通常為坩堝底面)開始結晶凝固，晶體逐漸逆著冷卻方向生長，直至全部硅液凝固成為硅錠。

因硅原子有4個電子，完美的硅晶體結構中，這四個電子分別與周圍的四個硅原子形成共價鍵。所以，在高純硅晶體中，絕大部分電子和空穴都被共價鍵束縛住了，所以，高純硅晶體的電阻率一般都很高。如果在硅晶體中中摻入有外圍有5個電子的替位原子，如磷原子，該替位原子在同四個硅原子成鍵后，仍然存在一個自由電子，這樣就提高了硅晶體的導電性。因為導電的是自由電子，所以定義這類晶體硅為N型，這種最外圍有5個電子的原子，如磷原子，被稱為N型雜質；反過來，如果在硅晶體中摻入外圍有3個電子的替位原子如硼原子，該替位原子在同四個硅原子成鍵后，會產生一個自由空穴，這類自由空穴導電晶體硅為P型，這種外圍有3個電子的原子，如硼原子，被稱為P型雜質。

傳統的多晶硅錠采用硅的含量占總重量等于或大于99.9999％的高純硅原料，該高純硅原料是通過西門子法、硅烷熱分解法、四氯化硅氫還原法或其它化學氣相沉積法生產得到的，通過定向凝固法制備得到的，該多晶硅錠的P型雜質含量≤0.00002％，N型雜質的含量為00.000006％，由于該多晶硅錠采用的是高成本的硅原料，從而導致傳統的多晶硅錠的制備成本很高。

現有技術中，還有利用硼為代表的P型雜質占總重量的0.00004-0.0004％，硅的含量占總重量的99.9-99.9999％的硅原料通過定向凝固法制備多晶硅錠時，因為該硅原料中存在較多的P型雜質，加工成的硅錠電阻率偏低，一般小于0.5Ω·cm，這種電阻率偏低的硅錠制成太陽電池片后存在兩個問題：首先容易產生較高的反向電流，在實際應用時，高反向電流意味著非常高的安全性隱患；其次由于P型雜質本身也是復合中心，硅錠電阻率較低表明硅錠中存在大量電活性的P型雜質，也即硅錠中存在較多的復合中心，造成硅錠的少子壽命偏低，進而引起電池短路電流和轉換效率偏低。

發明內容

本發明的目的在于一種多晶硅錠，該多晶硅錠中的P型雜質的含量占總重量的0.00004-0.0004％，其電阻率為1-3Ω·cm，其中的硅的含量占總重量的99.9-99.9999％。

本發明的技術方案為：

一種多晶硅錠，其中：該多晶硅錠中的P型雜質占總重量的0.00004-0.0004％，其電阻率為1-3Ω·cm。

一種多晶硅錠，其中：該多晶硅錠中的P型雜質的含量占總重量的0.00004-0.0004％，其電阻率為1-3Ω·cm，其中的硅的含量占總重量的99.9-99.9999％。

一種多晶硅錠，其中：該多晶硅錠中的P型雜質的含量占總重量的0.00004-0.0004％，其電阻率為1-3Ω·cm，其中的硅的含量占總重量的99.9-99.9999％，N型雜質的含量占總重量的0.000083％-0.00113％。

一種多晶硅錠的制備方法，其中：采用P型雜質占總重量的0.00004-0.0004％的硅原料通過定向凝固法制備得到。

一種多晶硅錠的制備方法，其中：采用P型雜質占總重量的0.00004-0.0004％的硅原料通過在定向凝固過程中加入平均重量含量為0.000073％-0.0029％的N型雜質制備得到。

一種多晶硅錠的制備方法，其中：還可以在硅料被加熱熔融過程中連續添加P型雜質。

一種多晶硅錠的制備方法，其中：連續添加的P型雜質所占總重量的為0-0.00036％。

一種多晶硅錠制備方法，采用定向凝固法制備得到，其中：所述的N型雜質是含磷的母合金。

一種多晶硅錠制備方法，采用定向凝固法制備得到，其中：所述的P型雜質是含硼的母合金。