[發明專利]光伏用單晶硅的摻雜方法

無效

• 申請號: 201010259895.2
• 申請日: 2010-08-18
• 公開（公告）號: CN101906659A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 俞振明;楊樂;何勤忠
• 申請（專利權）人: 高佳太陽能股份有限公司
• 主分類號: C30B15/04
• 分類號: C30B15/04
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發明涉及一種光伏用單晶硅的摻雜方法，尤其是一種單晶硅的補摻方法。

背景技術

綠色能源的興起，促進了光伏用硅單晶行業的發展，各類硅原料都物盡其用，很多原料顆粒非常小而無法測試。摻雜的目的：客戶提供電阻率范圍要求，單晶電阻率通過從頭到尾有序下降(是由于決定電阻率的硼濃度由于分凝作用依次增高)，通過控制單晶頭部的電阻率(簡稱目標電阻率)，從而使整根單晶的電阻率在合格范圍內。摻雜的原理：硼元素守恒，硼元素僅來自于原料和母合金。高溫液化后，硼元素在熱對流、機械攪拌等作用下充分混合，并按照分凝原理進行分布。分凝原理：固體硅單晶與液體硅單晶作為不同的介質對硼原子的溶解度不同，其比值稱為分凝系數K，此處為0.8，固體對硼的溶解度略低。電阻率與硼濃度關系(電阻率單位電阻為Ω.cm，為行文方便電阻率單位省略)：電阻率與硼濃度有一定的相互轉換關系，計算式如下(此關系式見國標GB/T13389-92)：

N＝(1.33E+16/ρ)+1.082E+17/ρ×[1+(54.56×ρ)^1.105)]?????????????公式1；

ρ＝(1.305E+16/N)+1.133×E+17/{N×[1+(2.58×10E+-19×N)^-0.737]}??公式1′；

其中的E是科學計數法。

原來使用的摻雜方法通常稱為預摻，根據原料的電阻率取中間值計算原料的硼含量，在裝爐時候，把計算好的母合金一并裝入。優點，中間無須開爐，節省時間，對部件使用壽命也有一定的好處；缺點就是計算原料中的硼含量時，電阻率計算取中值(從電阻率與濃度的關系式來看并非線性關系，取中值也是無奈之舉)；就算取中值可行，假如0.5-3，到底是偏0.5的多還是偏3的多，這個很不確定，誤差較多，積少成多，往往會出現較大偏差，當然也有可能“負負得正”。

預摻的計算方法，假設有5種原料，電阻率(取中值)、質量分別為ρ1，G1，ρ2，G2，...，ρ5，G5；

1、首先根據電阻率計算出對應的濃度N1，N2，...，N5；

2、計算出原料中的硼含量N1×G1+N2×G2+....+N5×G5；

3、設定一個頭部的目標電阻率，計算出頭部的目標濃度Nm(目標電阻率單晶硅對應的硼濃度)；

4、根據母合金的電阻率規格計算出母合金的濃度Nx；

上述都是已知參數，這些參數也是可以變更的。未知參數僅僅為母合金重量Gx，單位為g，硅的密度為2.33g/cm³。Gx一般為g，投料量為kg，計算時投料量可忽略母合金重量。

5、根據硼元素守恒和結晶時產生的分凝效果：

頭部目標濃度×投料量＝(原料中已有硼含量+母合金硼含量)×分凝系數

根據上述思路：把對應的關系代入，其中K為常數0.8，式中只有Gx為待求值：

Nm×(G1+G2...+G5)＝[(N1×G1+N2×G2.......+N5×G5)+(Gx÷1000÷2.33)×Nx]×K????公式2′

這里只有一個未知數Gx，將這些運算關系轉化為Excel的公式，制成表格用于生產。一般來說這個預摻的計算工作需要專門的人員在電腦上完成。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種光伏用單晶硅的摻雜方法，可以準確的計算單晶硅摻雜所用母合金質量。

按照本發明提供的技術方案，所述光伏用單晶硅的摻雜方法步驟如下：

首先將多晶硅原料放入單晶爐，在主室中保護氣氛內熔化，籽晶從副室插入液硅吊取小樣，通過隔離主副室將小樣取出，然后用四探針測試小樣的電阻率ρ_小，

小樣的硼濃度N_小、母合金的硼濃度Nx，目標電阻率單晶硅的硼濃度Nm均通過公式1計算

N＝(1.33E+16/ρ)+1.082E+17/ρ×[1+(54.56×ρ)^1.105)]??公式1

即由電阻率ρ得到硼濃度N；

需要投入的母合金質量Gx通過公式2計算

Nm×G＝N×G+(Gx÷1000÷2.33)×Nx×K??????公式2

其中，G是多晶硅原料的總投料量，分凝系數K為常數0.8；