[發明專利]一種窄黑邊高效多晶硅片的制備方法

有效

• 申請號: 201410271429.4
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104018219A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 劉明權;王祿寶;施文周
• 申請（專利權）人: 鎮江環太硅科技有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06;B28D5/00
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 季萍

技術領域

本發明涉及多晶硅鑄錠領域，尤其涉及一種窄黑邊高效多晶片制作所用高純坩堝涂層刷涂、高效錠誘導生長籽晶層鋪設和保留及窄黑邊高效硅片的制備方法。?

背景技術

目前，多晶硅錠的制備方法主要是利用GT?Solar提供的定向凝固系統進行制備，該方法通常包括加熱、熔化、長晶、退火和冷卻等步驟。在凝固長晶過程中，通過對上端溫度控制和側邊保溫罩開度進行控制，使得熔融硅液在坩堝底部獲得足夠的過冷度凝固結晶。但由于在長晶初期，坩堝底部屬于各向同性結構，硅液結晶時初始形核不能得到有效控制，形核過程極易形成位錯，導致晶向無規律分布、晶界呈現無規則狀態，晶粒分布不均勻(晶粒從幾十微米到十幾厘米)，因此通過常規方式獲得的多晶硅錠效率不高，越來越難以滿足市場對于高效率硅片的需求；?

針對常規鑄錠方式所生產的多晶硅錠位錯密度高、晶界無規則分布，晶粒分布不均勻的問題，國內部分鑄錠廠家借鑒了單晶的生長原理，在坩堝底部鋪設單晶板材等方法，利用硅料半熔工藝制得了晶粒尺寸較大的類單晶硅片，其中最為知名的如協鑫的鑫單晶，鳳凰光伏的類單晶等。雖然利用半熔單晶板材引晶生長技術，可獲得類似于單晶的高效多晶硅片，但存在以下缺點：1)類單晶硅片所用的單晶板材加工難度和成本高，導致類單晶硅片生產成本偏高；2)類單晶生長工藝所制備的類單晶硅片單張硅片上雖然絕大部分為單晶，但仍存在少部分的多晶晶粒，所制備的電池片有“花片”現象，組件生產企?業難以接受；3)類單晶硅片生產使用的仍為普通的石英坩堝，邊緣雜質擴散大，效率難以進一步的提高。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種窄黑邊高效多晶硅片的制備方法，該制備方法可制得一種側邊雜質擴散寬度窄、制造成本低且轉換效率高的多晶硅片，且操作簡單，生產成本低，適于大規模生產。?

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：?

一種窄黑邊高效多晶硅片的制備方法，其制備方法如下：?

1)先將粒度為50～150目、純度≥99.995％的單晶坩堝用高純石英砂和粒度為200～400目、純度≥99.99％的多晶坩堝用高純石英砂以1：1～1：5的重量比混合均勻得石英砂，再將石英砂與粘結劑按1：2～1：4的重量比混合、攪拌均勻后得高純石英砂漿料，在普通石英坩堝的四壁刷涂或噴涂一層高純石英砂漿料涂層，并將刷涂或噴涂完高純石英砂漿料涂層的坩堝在800℃條件下快速烘干1h，再通過噴涂的方式在坩堝內部的高純石英砂涂層上噴涂一層氮化硅漿料形成氮化硅涂層，所述使用的單晶坩堝用高純砂與多晶坩堝用高純砂的金屬離子總含量在20ppm以內，所述高純石英砂漿料涂層厚度大于2mm，所述粘結劑為去離子水和高純硅溶膠中的一種或兩種的組合，其中Fe元素的含量小于5ppm，所述氮化硅漿料由水與α相含量≥90％的氮化硅粉按1：3.5～1：4.5，重量比混合而成，所述氮化硅涂層的厚度為40～70um，噴涂溫度為55℃～65℃；?

2)裝料，在坩堝底部鋪設一層起高效錠誘導生長作用的籽晶層后裝入硅料純度≥6N的固體硅料，所述的籽晶層為碎的單晶、碎的多晶或原生硅料中?的一種或幾種，籽晶層厚度≥5mm；?

3)加熱，閉合坩堝保溫罩，加熱坩堝到1500℃時逐步打開隔熱籠，待坩堝溫度升高到1540℃時將隔熱籠高度控制在6cm，同時，利用石英棒測試籽晶層厚度，當籽晶層厚度在5mm以上時降低溫度，進入長晶狀態，此時籽晶層上方的固體硅料完全熔化成熔融狀態的硅料，籽晶層僅部分熔化；?

4)控制坩堝內部的溫度梯度，使得坩堝內部形成由下到上的垂直溫度梯度，使得熔融狀態的硅料利用底部鋪設的籽晶層誘導生長，制得窄黑邊高效硅錠，在此過程中，過冷度為-10K～-35K；?

5)通過鋼線與磨料研磨相配合的方式將步驟(4)中制得的大錠的窄黑邊高效硅錠切割為截面尺寸為156mm*156mm的小方磚后，再利用鋼線與磨料研磨相配合的方式將上述小方磚切割為156mm*156mm*(180～200)um的薄片。?

上述一種窄黑邊高效多晶硅片的制備方法，其中，所述粘結劑為去離子水和高純硅溶膠按1：5～1：10的重量比混合制備而成，所述高純硅溶膠固相含量為10％。?

本發明的有益效果為：?

1)本發明制得的硅片光電轉換效率大幅提升，在電池工藝相同的情況下電池光電轉換效率相較普通多晶硅片光電轉換效率提升0.4％～0.7％，平均光電轉換效率達到17.6％～17，8％；?