[發(fā)明專利]多晶硅錠及其制造方法、太陽能電池

有效

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• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102797035A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭志東;翟蕊;石鄖熙;李娟;劉文濤;彭春球
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江思博恩新材料科技有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06;H01L31/028
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單晶硅、多晶硅的制造技術(shù)和光電領(lǐng)域，尤其涉及一種多晶硅錠及其制造方法、太陽能電池。

背景技術(shù)

太陽能電池可將光能轉(zhuǎn)換為電能，光電轉(zhuǎn)換效率的高低以及電池衰減的快慢是衡量太陽能電池質(zhì)量好壞的重要參數(shù)。目前，根據(jù)材料的不同，太陽能電池主要分為單晶硅太陽能電池和多晶硅太陽能電池兩種。

其中，單晶硅錠是將含有摻雜劑的硅原料熔融后，將結(jié)晶硅拉出熔融區(qū)域而結(jié)晶形成的，通常生產(chǎn)單晶硅錠的方法有熔體直拉法(Czochralski，簡稱CZ法)和懸浮區(qū)熔法(簡稱FZ法)，CZ法是將單晶硅錠從熔融的硅液中緩慢拉出，F(xiàn)Z法是通過熔融區(qū)域供應(yīng)固體材料并在所述熔融區(qū)域的另一側(cè)上重新凝固。

由于晶粒間的取向是固定的，因此單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率較高，但是，從生產(chǎn)成本上來看，采用這兩種方法生產(chǎn)的單晶硅單次產(chǎn)量少，而且生產(chǎn)成本較高，尤其是FZ法生產(chǎn)的單晶硅棒的尺寸較小；從生產(chǎn)的單晶硅棒的性能上來看，單晶硅棒中包含徑向分布的雜質(zhì)和缺陷，如氧誘導(dǎo)堆垛層錯(OSF)的環(huán)和空隙，或者空位團(tuán)的“漩渦”缺陷，以CZ法為例，由于石英坩堝的使用，在單晶硅錠內(nèi)部不可避免的就會包含較多的氧雜質(zhì)，氧雜質(zhì)與摻雜的硼結(jié)合后產(chǎn)生的硼氧(B-O)復(fù)合體又是引發(fā)太陽能電池衰減的主要因素，因此，使用這種單晶硅棒制作的太陽能電池的衰減系數(shù)較高。

多晶硅錠通常是采用鑄造的方法加工而成的，鑄造多晶硅是將熔融的原料硅置于石英坩堝中，并通過控制熔融硅的冷卻過程，使熔融硅結(jié)晶后得到的。相對于單晶硅錠，多晶硅錠內(nèi)存在較多的缺陷，晶粒小，常規(guī)多晶硅晶粒之間的晶界和位錯較多，從而造成了電荷載流子的快速復(fù)合，導(dǎo)致少子壽命低，并且，由于晶粒之間的取向是隨機(jī)的，導(dǎo)致難以對晶片表面進(jìn)行較好的織構(gòu)，使得常規(guī)多晶硅太陽能電池比單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率低，但是多晶硅錠內(nèi)的氧含量能夠控制在較好的水平，從而使得多晶硅太陽能電池的衰減系數(shù)較低。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多晶硅錠及其制造方法、太陽能電池，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的單晶硅太陽能電池，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的多晶硅錠生產(chǎn)出的太陽能電池的成本底、衰減系數(shù)更低，同時，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的多晶硅太陽能電池，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的多晶硅錠生產(chǎn)出的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率更高。

為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

一種多晶硅錠的制造方法，包括：

在多晶硅錠生長爐內(nèi)的容器底部鋪設(shè)籽晶，形成籽晶層，其中，所述籽晶層的鋪設(shè)方式為：由一整塊與容器底部大小和形狀基本相同的大塊單晶籽晶鋪設(shè)而成，或由多個小塊單晶籽晶拼接而成，或由從所述多晶硅錠主體中切割下的塊狀板坯鋪設(shè)形成，所述多晶硅錠含有連續(xù)的大尺寸的單晶硅區(qū)域，所述單晶硅區(qū)域的晶體學(xué)取向與位于其下方的所述籽晶的晶體學(xué)取向相同；

將固態(tài)的硅原料裝載到所述籽晶層的上方；

對所述容器進(jìn)行加熱，熔化所述硅原料和部分所述籽晶層，以形成液體層，至少保持與所述容器底部接觸的部分籽晶層為固態(tài)；

控制所述多晶硅錠生長爐內(nèi)的熱場，對所述液體層進(jìn)行結(jié)晶形成結(jié)晶層，以使固液界面向遠(yuǎn)離所述容器底部的方向移動，完成多晶硅錠的生長。

優(yōu)選的，所述籽晶層為由從所述多晶硅錠主體中切割下的多個小塊塊狀板坯拼接而成。

優(yōu)選的，所述籽晶層為由從所述多晶硅錠主體中切割下的整體塊狀板坯鋪設(shè)而成。

優(yōu)選的，所述塊狀板坯上的多晶區(qū)域處切割有凹槽。

優(yōu)選的，所述凹槽的縱切面為V形。

優(yōu)選的，所述凹槽的縱切面為梯形。

優(yōu)選的，所述塊狀板坯為底部為具有規(guī)則形狀的多面體，上部為凸臺的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述籽晶為底部為具有規(guī)則形狀的多面體，上部為凸臺的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述籽晶層包括至少一種晶體學(xué)取向的單晶硅層。

優(yōu)選的，形成所述籽晶層的過程具體為，采用晶體學(xué)取向相同的籽晶拼接平鋪形成所述籽晶層，所述籽晶層與所述容器底部基本平行。

優(yōu)選的，形成所述籽晶層的過程具體為：

采用具有第一晶體學(xué)取向的籽晶拼接鋪貼，覆蓋所述容器底部的部分區(qū)域，形成具有第一晶體學(xué)取向的籽晶區(qū)域；