提高鑄造單晶硅鑄錠成品率和/或轉(zhuǎn)換效率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能光伏材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種提尚鑄造單晶娃鑄徒成品率和/或轉(zhuǎn)換效率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，利用鑄造法生產(chǎn)太陽能用單晶硅的方法受到了越來越多的關(guān)注。鑄造單晶硅具有直拉單晶硅低缺陷高的優(yōu)點，并且可以通過堿制絨的方法形成金字塔型的織構(gòu)，提尚對光的吸收，從而提尚轉(zhuǎn)化效率；同時，鑄造單晶娃也具有鑄造多晶娃生廣成本低，廣量高的優(yōu)點。因此，鑄造單晶硅繼承了直拉單晶硅和鑄造單晶硅的優(yōu)點，克服了兩個各有的缺點，成為降低太陽能電池生產(chǎn)成本的重要途徑。但是，鑄造單晶硅也存在鑄錠成品率低，底部少子壽命偏低的缺陷，同時硅片中位錯密度偏高，使得漏電流較高，轉(zhuǎn)換效率偏低，這成為制約鑄造單晶硅大規(guī)模推廣的瓶頸之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對以上問題，本發(fā)明提供了一種提高鑄造單晶硅鑄錠成品率的方法，所述方法可以使鑄造單晶娃的鑄徒成品率提尚I個百分點，并提尚制成的太陽能電池片的光電轉(zhuǎn)換效率0.3-0.5個百分點。
[0004]在單晶籽晶的切割制備工程中，會在籽晶的表面形成一定深度的損傷層和應變層，在鑄造單晶硅制備過程中，熔化時坩禍底部的高溫會使籽晶的損傷層和應變層中的應力釋放，產(chǎn)生大量的位錯進入籽晶內(nèi)部。在這些籽晶的基礎(chǔ)上長出的單晶硅中，位錯密度很高，這些位錯會降低硅錠的少子壽命，特別是硅錠的底部，高密度的位錯使硅錠的少子壽命不合格區(qū)域明顯增加。由此生產(chǎn)的太陽能電池片光電轉(zhuǎn)換效率較低。
[0005]本發(fā)明通過下列技術(shù)方案解決上述問題:提高鑄造單晶硅鑄錠成品率和/或轉(zhuǎn)換效率的方法，該方法包括通過化學和/或物理方法去除單晶硅籽晶表面的損傷層和應變層的步驟。去除單晶硅籽晶表面的損傷層和應變層的步驟能夠減少高溫過程中在由于應力釋放在籽晶中引入大量位錯，從而減少鑄造單晶硅中的位錯密度。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，所述化學和/或物理方法包括酸腐蝕、堿腐蝕，機械拋光、化學機械拋光或其組合。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，所述酸為氫氟酸和硝酸的混合溶液，也可以是以氫氟酸和硝酸為基礎(chǔ)的加入緩沖劑的混合溶液。根據(jù)本發(fā)明的一個更加優(yōu)選實施方式，所述氫氟酸和硝酸的混合比為1: 3至1:20，此處提到酸配比是按照氫氟酸濃度49%，硝酸濃度69%計算的。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，所述堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“機械拋光”意指使用拋光布或毛刷磨去晶體表面一定的厚度，使晶體表面光滑平整;所述“化學機械拋光”意指在機械拋光同時加入化學腐蝕試劑。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，該方法使得所述單晶硅籽晶厚度至少減少40μmD
[0011]本發(fā)明方法通過去除了單晶籽晶表面的損傷層和應變層，大大降低鑄造單晶硅中的位錯密度，從而提高硅錠的少子壽命，減少底部少子壽命不合格區(qū)域，可以將現(xiàn)有的鑄錠成品率提高I個百分點以上，達到或超過現(xiàn)有鑄造多晶硅的鑄錠成品率。利用這些低密度位錯的硅片制成的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率能提升0.2-0.5個百分點。
【具體實施方式】
[0012]以下是本發(fā)明的【具體實施方式】，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述，但本發(fā)明并不限于這些實施方式。
[0013]實施例1
將使用帶鋸截斷后的單晶放入HF: HNO3=1: 3的溶液中腐蝕3min，經(jīng)過測量，硅塊表面去除約lOOum，經(jīng)過XRD檢測發(fā)現(xiàn)已經(jīng)去除了表面損傷層和應變層。將腐蝕后的單晶作為籽晶制備鑄造單晶硅。通過對硅錠的檢測，硅錠底部的少子壽命不合格高度由原來的4.5-5.5cm降低到2.5-3.0cm，鑄錠成品率達到較不去除損傷層高近3個百分點，制成電池片后轉(zhuǎn)換效率比同期的鑄造單晶硅片高約0.5個百分點。
[0014]實施例2
將使用線鋸截斷后的單晶放入HF: HNO3=1:1O的溶液中腐蝕5min，經(jīng)過測量，硅塊表面去除約40um，經(jīng)過XRD和光學顯微鏡檢測發(fā)現(xiàn)已經(jīng)去除了表面損傷層和應變層。將腐蝕后的單晶作為籽晶制備鑄造單晶硅。通過對硅錠的檢測，高2個百分點，制成電池片后轉(zhuǎn)換效率比同期的鑄造單晶硅片高約0.3個百分點。
[0015]實施例3
將使用線鋸截斷后的單晶放入30%的氫氧化鈉溶液中腐蝕一定時間。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)已經(jīng)去除了表面損傷層和應變層。將腐蝕后的單晶作為籽晶制備鑄造單晶硅。通過對硅錠的檢測，鑄徒成品率提尚近1.5個百分點，制成電池片后轉(zhuǎn)換效率比同期的鑄造單晶娃片尚約
0.25個百分點。
[0016]實施例4
使用線鋸截斷單晶，先使用化學機械拋光處理30min，在將硅塊放入HF = HNO3=1: 10的溶液中腐蝕1.5min。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)已經(jīng)去除了表面損傷層和應變層。將腐蝕后的單晶作為籽晶制備鑄造單晶娃。通過對娃徒的檢測，鑄徒成品率提尚近1.0個百分點，制成電池片后轉(zhuǎn)換效率比同期的鑄造單晶硅片高約0.20個百分點。
【主權(quán)項】
1.提高鑄造單晶硅鑄錠成品率和/或轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于，該方法包括通過化學和/或物理方法去除單晶硅籽晶表面的損傷層和應變層的步驟，以使所述單晶硅籽晶厚度至少減少40μπι; 所述化學和/或物理方法包括酸腐蝕、堿腐蝕，機械拋光、化學機械拋光或其組合； 其中，酸腐蝕采用氫氟酸和硝酸的混合溶液； 堿腐蝕采用氫氧化鈉或氫氧化鉀； 機械拋光為使用拋光布或毛刷磨去晶體表面一定的厚度，使晶體表面光滑平整； 化學機械拋光是在機械拋光同時加入化學腐蝕試劑，且晶體的兩面都要進行拋光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鑄造單晶硅鑄錠成品率和/或轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于，所述氫氟酸和硝酸的體積比為1:3至1:20。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鑄造單晶硅鑄錠成品率和/或轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于，所述氫氟酸的濃度49%，硝酸的濃度69%。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種提高鑄造單晶硅鑄錠成品率和/或轉(zhuǎn)換效率的方法，該方法包括通過化學和/或物理方法去除單晶硅籽晶表面的損傷層和應變層的步驟。本發(fā)明方法可減少高溫過程中在由于應力釋放在籽晶中引入位錯密度，從而減少鑄造單晶硅中的位錯密度。本發(fā)明方法可以將現(xiàn)有的鑄錠成品率提高1個百分點以上，達到或超過現(xiàn)有鑄造多晶硅的鑄錠成品率。利用這些低密度位錯的硅片制成的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率也有明顯的提升，有利于光伏產(chǎn)業(yè)大規(guī)模應用。
【IPC分類】B24B29/02, C30B11/14, B24B37/04, C23F1/32, C23F1/24, C30B29/06
【公開號】CN105568364
【申請?zhí)枴緾N201511011339
【發(fā)明人】謝岳峰
【申請人】佛山市業(yè)豐賽爾陶瓷科技有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月30日