[發明專利]多晶硅錠及其制造方法、太陽能電池

有效

• 申請號: 201210017967.1
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102797036A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 鄭志東;翟蕊;石鄖熙;李娟;彭春球;劉文濤
• 申請（專利權）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;H01L31/0368
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及單晶硅、多晶硅的制造技術和光電領域，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

太陽能電池可將光能轉換為電能，光電轉換效率的高低以及電池衰減的快慢是衡量太陽能電池質量好壞的重要參數。目前，根據材料的不同，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，將結晶硅拉出熔融區域而結晶形成的，通常生產單晶硅錠的方法有熔體直拉法(Czochralski，簡稱CZ法)和懸浮區熔法(簡稱FZ法)，CZ法是將單晶硅錠從熔融的硅液中緩慢拉出，FZ法是通過熔融區域供應固體材料并在所述熔融區域的另一側上重新凝固。

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換效率較高，但是，從生產成本上來看，采用這兩種方法生產的單晶硅單次產量少，而且生產成本較高，尤其是FZ法生產的單晶硅棒的尺寸較小；從生產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和缺陷，如氧誘導堆垛層錯(OSF)的環和空隙，或者空位團的“漩渦”缺陷，以CZ法為例，由于石英坩堝的使用，在單晶硅錠內部不可避免的就會包含較多的氧雜質，氧雜質與摻雜的硼結合后產生的硼氧(B-O)復合體又是引發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，使熔融硅結晶后得到的。相對于單晶硅錠，多晶硅錠內存在較多的缺陷，晶粒小，常規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合，導致少子壽命低，并且，由于晶粒之間的取向是隨機的，導致難以對晶片表面進行較好的織構，使得常規多晶硅太陽能電池比單晶硅太陽能電池的光電轉換效率低，但是多晶硅錠內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較低。

發明內容

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

為解決上述問題，本發明實施例提供了如下技術方案：

一種多晶硅錠的制造方法，包括：

在多晶硅錠生長爐內的容器底部鋪設籽晶，形成籽晶層；

將固態的硅原料裝載到所述籽晶層的上方；

對所述容器進行加熱，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；

控制所述多晶硅錠生長爐內的熱場，對所述液體層進行結晶形成結晶層，以使固液界面向遠離所述容器底部的方向移動；

所述固液界面向遠離所述容器底部的方向移動相應距離后，進入回熔結晶過程，至少執行一次所述回熔結晶過程后，得到多晶硅錠；

其中，所述回熔結晶過程包括，控制所述多晶硅錠生長爐內的熱場，對所述結晶層進行回熔，使所述固液界面向靠近所述容器底部的方向移動，之后，控制所述多晶硅錠生長爐內的熱場，對液體層進行結晶，以使所述固液界面向遠離所述容器底部的方向移動，所述固液界面向靠近所述容器底部的方向移動的距離小于所述固液界面向遠離所述容器底部的方向移動的距離。

優選的，所述多晶硅錠含有連續的大尺寸的單晶硅區域，所述單晶硅區域的晶體學取向與位于其下方的所述籽晶的晶體學取向相同。

優選的，所述籽晶為晶體學取向為(100)、(110)或(111)的單晶硅。

優選的，將固態的硅原料裝載到所述籽晶層的上方的過程具體為：

將小顆粒的硅原料裝載到所述籽晶層的上方，以填充所述籽晶間的縫隙以及所述籽晶層與所述容器側壁間的縫隙；

將大體積的硅原料裝載到所述小顆粒硅原料的上方。

優選的，所述籽晶層的厚度為10mm-100mm。

優選的，第一次開始結晶時，固態籽晶層的厚度為1mm-50mm。

優選的，所述籽晶層的面積占據所述容器底部面積的50％-99％。

優選的，所述容器為石英坩堝、碳化硅坩堝或氮化硅坩堝。

本發明實施例還公開了一種采用上述方法制作的多晶硅錠，所述多晶硅錠包含晶體學取向一致的連續大尺寸的單晶硅區域。

本發明實施例還公開了一種太陽能電池，采用以上所述的多晶硅錠，包括：