新型高效太陽能級多晶硅片的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了新型高效太陽能級多晶硅片的制備方法，在鑄錠爐兩側(cè)加熱器下方設(shè)置隔熱條；將硅原料裝入石英坩堝內(nèi)，把石英坩堝送進鑄錠爐；調(diào)節(jié)加熱器溫度為1400?1460℃，調(diào)節(jié)隔熱底板的開度在4?8cm，制得多晶硅；對多晶硅采用雙向切割工藝、砂漿回流處理、過濾分離后制得回流多晶硅，將回流多晶硅與去離子水混合后形成混合溶液，經(jīng)霧化、噴涂到坩堝的內(nèi)壁上，干燥后即為新型高效太陽能級多晶硅片。本發(fā)明降低產(chǎn)品孿晶的界面能，提供轉(zhuǎn)化效率的穩(wěn)定性，使整錠硅片的平均電池效率達(dá)到17.7％以上，減少環(huán)境污染，又可降低生產(chǎn)成本，提高硅錠的成晶率。
【專利說明】
新型高效太陽能級多晶硅片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體是新型高效太陽能級多晶硅片的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅，是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過冷條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來，就結(jié)晶成多晶硅。多晶硅可作拉制單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如，在力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)的各向異性方面，遠(yuǎn)不如單晶硅明顯;在電學(xué)性質(zhì)方面，多晶硅晶體的導(dǎo)電性也遠(yuǎn)不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒有導(dǎo)電性。在化學(xué)活性方面，兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別，但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導(dǎo)電類型和電阻率等。多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，是當(dāng)代人工智能、自動控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)體器件的電子信息基礎(chǔ)材料。
[0003]目前，鑄造多晶硅太陽能電池已經(jīng)成為最主要的光伏材料。但是鑄造多晶硅中的各種缺陷，如晶界、位錯、微缺陷，使電池的轉(zhuǎn)換效率略低于直拉單晶硅太陽能電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供降低生廣成本、提尚娃徒的成晶率的新型尚效太陽能級多晶硅片的制備方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]新型高效太陽能級多晶硅片的制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)在鑄錠爐兩側(cè)加熱器下方設(shè)置隔熱條;將硅原料裝入石英坩禍內(nèi)，把石英坩禍送進鑄錠爐;加熱使硅原料完全熔化;長晶初期，調(diào)節(jié)加熱器溫度為1400-1460°C，并將隔熱底板迅速打開，調(diào)節(jié)隔熱底板的開度在4-8cm，沿坩禍底部縱向生長一層樹枝狀的晶體;長晶中后期，控制固液相的溫度梯度，以底部樹枝狀的晶體為籽晶，保持平直的固液界面，豎直向上定向凝固生成含有大量孿晶的多晶硅；
[0008]2)切片機的導(dǎo)輪槽鋸為0.28-0.30mm，多晶硅目標(biāo)厚度120-160μπι，切割線采用固定磨料切割線;將多晶硅裝入切片機，固定好多晶硅位置，預(yù)機循環(huán);熱機結(jié)束后，進行多晶硅切割，其中臺速為0.3-0.9mm/min，線速度為0-15m/s，采用雙向切割工藝;切片過程中使用切削液，整個切割過程中，切削液一直循環(huán)流動;切割結(jié)束后，停機、下多晶硅，向切割后的多晶硅中加入砂漿，利用砂漿回流進行處理，過濾分離后制得回流多晶硅，并回收砂漿；
[0009]3)將回流多晶硅與去離子水混合后形成混合溶液，混合溶液經(jīng)過霧化后，噴涂到坩禍的內(nèi)壁上，噴涂完畢后，坩禍內(nèi)壁上形成一層混合溶液薄膜，水分蒸發(fā)完畢后，由混合溶液形成的薄膜層干燥完畢，坩禍表面形成結(jié)構(gòu)致密的多晶硅層，即為新型高效太陽能級多晶娃片。
[0010]作為本發(fā)明進一步的方案:步驟I)中，長晶初期，調(diào)節(jié)加熱器溫度為1430°C。
[0011]作為本發(fā)明進一步的方案:步驟I)中，調(diào)節(jié)隔熱底板的開度在6cm。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]1、本發(fā)明采用孿晶生長控制技術(shù)，通過對普通鑄錠爐熱場結(jié)構(gòu)的簡單改造，調(diào)節(jié)加熱器溫度為1400-1460°C，并將隔熱底板迅速打開，調(diào)節(jié)隔熱底板的開度在4-8cm，降低產(chǎn)品孿晶的界面能，提供轉(zhuǎn)化效率的穩(wěn)定性，使整錠硅片的平均電池效率達(dá)到17.7%以上。
[0014]2、在切割工序中，通過采用雙向切割，應(yīng)用砂漿回流技術(shù)，將砂漿分離回收利用，生產(chǎn)過程中提高回收砂、回收液的使用比例，將廢棄物品回收利用，既可減少環(huán)境污染，又可降低生產(chǎn)成本。
[0015]3、通過坩禍噴涂技術(shù)，能夠在保證得到高轉(zhuǎn)化效率多晶硅錠的基礎(chǔ)上，降低生產(chǎn)過程中的能耗，進而降低生產(chǎn)成本，并且提高硅錠的成晶率。
【具體實施方式】
[0016]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0017]實施例1
[0018]本發(fā)明實施例中，新型高效太陽能級多晶硅片的制備方法，包括以下步驟:
[0019]I)在鑄錠爐兩側(cè)加熱器下方設(shè)置隔熱條;將硅原料裝入石英坩禍內(nèi)，把石英坩禍送進鑄錠爐;加熱使硅原料完全熔化;長晶初期，調(diào)節(jié)加熱器溫度為1400°C，并將隔熱底板迅速打開，調(diào)節(jié)隔熱底板的開度在4cm，沿坩禍底部縱向生長一層樹枝狀的晶體;長晶中后期，控制固液相的溫度梯度，以底部樹枝狀的晶體為籽晶，保持平直的固液界面，豎直向上定向凝固生成含有大量孿晶的多晶硅。
[0020]2)切片機的導(dǎo)輪槽鋸為0.28mm，多晶硅目標(biāo)厚度120μπι，切割線采用固定磨料切割線;將多晶硅裝入切片機，固定好多晶硅位置，預(yù)機循環(huán);熱機結(jié)束后，進行多晶硅切割，其中臺速為0.3mm/min，線速度為5m/s，采用雙向切割工藝;切片過程中使用切削液，整個切割過程中，切削液一直循環(huán)流動；切割結(jié)束后，停機、下多晶硅，向切割后的多晶硅中加入砂漿，利用砂漿回流進行處理，過濾分離后制得回流多晶硅，并回收砂漿。
[0021]3)將回流多晶硅與去離子水混合后形成混合溶液，混合溶液經(jīng)過霧化后，噴涂到坩禍的內(nèi)壁上，噴涂完畢后，坩禍內(nèi)壁上形成一層混合溶液薄膜，水分蒸發(fā)完畢后，由混合溶液形成的薄膜層干燥完畢，坩禍表面形成結(jié)構(gòu)致密的多晶硅層，即為新型高效太陽能級多晶娃片。
[0022]實施例2
[0023]本發(fā)明實施例中，新型高效太陽能級多晶硅片的制備方法，包括以下步驟:
[0024]I)在鑄錠爐兩側(cè)加熱器下方設(shè)置隔熱條;將硅原料裝入石英坩禍內(nèi)，把石英坩禍送進鑄錠爐;加熱使硅原料完全熔化;長晶初期，調(diào)節(jié)加熱器溫度為1460°C，并將隔熱底板迅速打開，調(diào)節(jié)隔熱底板的開度在8cm，沿坩禍底部縱向生長一層樹枝狀的晶體;長晶中后期，控制固液相的溫度梯度，以底部樹枝狀的晶體為籽晶，保持平直的固液界面，豎直向上定向凝固生成含有大量孿晶的多晶硅。
[0025]2)切片機的導(dǎo)輪槽鋸為0.30mm，多晶硅目標(biāo)厚度160μπι，切割線采用固定磨料切割線;將多晶硅裝入切片機，固定好多晶硅位置，預(yù)機循環(huán);熱機結(jié)束后，進行多晶硅切割，其中臺速為0.9mm/min，線速度為15m/s，采用雙向切割工藝;切片過程中使用切削液，整個切割過程中，切削液一直循環(huán)流動;切割結(jié)束后，停機、下多晶硅，向切割后的多晶硅中加入砂漿，利用砂漿回流進行處理，過濾分離后制得回流多晶硅，并回收砂漿。
[0026]3)將回流多晶硅與去離子水混合后形成混合溶液，混合溶液經(jīng)過霧化后，噴涂到坩禍的內(nèi)壁上，噴涂完畢后，坩禍內(nèi)壁上形成一層混合溶液薄膜，水分蒸發(fā)完畢后，由混合溶液形成的薄膜層干燥完畢，坩禍表面形成結(jié)構(gòu)致密的多晶硅層，即為新型高效太陽能級多晶娃片。
[0027]實施例3
[0028]本發(fā)明實施例中，新型高效太陽能級多晶硅片的制備方法，包括以下步驟:
[0029]I)在鑄錠爐兩側(cè)加熱器下方設(shè)置隔熱條;將硅原料裝入石英坩禍內(nèi)，把石英坩禍送進鑄錠爐;加熱使硅原料完全熔化;長晶初期，調(diào)節(jié)加熱器溫度為1430°C，并將隔熱底板迅速打開，調(diào)節(jié)隔熱底板的開度在6cm，沿坩禍底部縱向生長一層樹枝狀的晶體;長晶中后期，控制固液相的溫度梯度，以底部樹枝狀的晶體為籽晶，保持平直的固液界面，豎直向上定向凝固生成含有大量孿晶的多晶硅。
[0030]2)切片機的導(dǎo)輪槽鋸為0.29mm，多晶硅目標(biāo)厚度140μπι，切割線采用固定磨料切割線;將多晶硅裝入切片機，固定好多晶硅位置，預(yù)機循環(huán);熱機結(jié)束后，進行多晶硅切割，其中臺速為0.6mm/min，線速度為I Om/s，采用雙向切割工藝;切片過程中使用切削液，整個切割過程中，切削液一直循環(huán)流動;切割結(jié)束后，停機、下多晶硅，向切割后的多晶硅中加入砂漿，利用砂漿回流進行處理，過濾分離后制得回流多晶硅，并回收砂漿。
[0031 ] 3)將回流多晶硅與去離子水混合后形成混合溶液，混合溶液經(jīng)過霧化后，噴涂到坩禍的內(nèi)壁上，噴涂完畢后，坩禍內(nèi)壁上形成一層混合溶液薄膜，水分蒸發(fā)完畢后，由混合溶液形成的薄膜層干燥完畢，坩禍表面形成結(jié)構(gòu)致密的多晶硅層，即為新型高效太陽能級多晶娃片。
[0032]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0033]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【主權(quán)項】
1.新型高效太陽能級多晶硅片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)在鑄錠爐兩側(cè)加熱器下方設(shè)置隔熱條;將硅原料裝入石英坩禍內(nèi)，把石英坩禍送進鑄錠爐;加熱使硅原料完全熔化;長晶初期，調(diào)節(jié)加熱器溫度為1400-1460°c，并將隔熱底板迅速打開，調(diào)節(jié)隔熱底板的開度在4-8cm，沿坩禍底部縱向生長一層樹枝狀的晶體;長晶中后期，控制固液相的溫度梯度，以底部樹枝狀的晶體為籽晶，保持平直的固液界面，豎直向上定向凝固生成含有大量孿晶的多晶硅； 2)切片機的導(dǎo)輪槽鋸為0.28-0.30mm，多晶硅目標(biāo)厚度120_160μπι，切割線采用固定磨料切割線;將多晶硅裝入切片機，固定好多晶硅位置，預(yù)機循環(huán);熱機結(jié)束后，進行多晶硅切割，其中臺速為0.3-0.9mm/min，線速度為0-15m/s，采用雙向切割工藝;切片過程中使用切削液，整個切割過程中，切削液一直循環(huán)流動;切割結(jié)束后，停機、下多晶硅，向切割后的多晶硅中加入砂漿，利用砂漿回流進行處理，過濾分離后制得回流多晶硅，并回收砂漿； 3)將回流多晶硅與去離子水混合后形成混合溶液，混合溶液經(jīng)過霧化后，噴涂到坩禍的內(nèi)壁上，噴涂完畢后，坩禍內(nèi)壁上形成一層混合溶液薄膜，水分蒸發(fā)完畢后，由混合溶液形成的薄膜層干燥完畢，坩禍表面形成結(jié)構(gòu)致密的多晶硅層，即為新型高效太陽能級多晶娃片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高效太陽能級多晶硅片的制備方法，其特征在于，步驟I)中，長晶初期，調(diào)節(jié)加熱器溫度為1430°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高效太陽能級多晶硅片的制備方法，其特征在于，步驟I)中，調(diào)節(jié)隔熱底板的開度在6cm。
【文檔編號】C30B28/06GK106048720SQ201610645274
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月9日 公開號201610645274.5, CN 106048720 A, CN 106048720A, CN 201610645274, CN-A-106048720, CN106048720 A, CN106048720A, CN201610645274, CN201610645274.5
【發(fā)明人】王勇
【申請人】浙江恒都光電科技有限公司