專利名稱：太陽(yáng)能多晶硅片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多晶硅片制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種太陽(yáng)能多晶硅片的制 備方法。
背景技術(shù)：
能源是人類社會(huì)存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，18世紀(jì)以來(lái)，建立在煤炭、 石油和天然氣基礎(chǔ)上的能源體系極大地推動(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展。然而，大
規(guī)模使用化石類燃料所帶來(lái)的嚴(yán)重后果資源日益枯竭，環(huán)境不斷惡化， 還誘發(fā)了不少國(guó)家之間、地區(qū)之間的政治經(jīng)濟(jì)糾紛，甚至沖突和戰(zhàn)爭(zhēng)，這 對(duì)人類的生存和發(fā)展均構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。因此，新能源和可再生能源的 開(kāi)發(fā)和利用已成為人類社會(huì)未來(lái)繁衍生息的基石。
太陽(yáng)是一座聚合核反應(yīng)器，它不僅資源豐富、取之不盡、用之不竭、 處處均可開(kāi)發(fā)利用、無(wú)污染、不會(huì)破壞生態(tài)平衡等優(yōu)點(diǎn)，并一刻也不停息 地把它巨大地能量源源不斷地傳送到地球上來(lái)。因此太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用
將帶來(lái)很好的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。在這樣的背景下，聯(lián)合國(guó)1961年于 羅馬、1981年于肯尼亞首都內(nèi)羅畢、1992年于巴西、1996年于津巴布韋首 都哈拉雷召開(kāi)了開(kāi)發(fā)利用新能源和可再生能源的會(huì)議，更是將太陽(yáng)能的開(kāi) 發(fā)利用列入21世紀(jì)發(fā)展的日程。
太陽(yáng)電池是利用太陽(yáng)光與材料相互作用直接產(chǎn)生電能，是大規(guī)模開(kāi)發(fā) 利用太陽(yáng)能中最受矚目的項(xiàng)目之一。它的應(yīng)用可以解決人類社會(huì)發(fā)展在能 源需求方面的三個(gè)問(wèn)題開(kāi)發(fā)宇宙空間所需的連續(xù)不斷的能源；地面一次 能源的獲得，解決目前地面能源面臨的化石類燃料資源減少與環(huán)境污染的
問(wèn)題；日益發(fā)展的消費(fèi)電子產(chǎn)品隨時(shí)隨地的供電問(wèn)題。特別是太陽(yáng)電池在 使用中不釋放包括C02在內(nèi)的任何氣體，這對(duì)改善生態(tài)環(huán)境、緩解溫室氣體 的有害作用具有重大意義。因此太陽(yáng)電池有望成為21世紀(jì)的重要新能源， 一些發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相增加技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的投入以占領(lǐng)日益擴(kuò)大的太陽(yáng)電池市 場(chǎng)。
目前，應(yīng)用最廣的太陽(yáng)電池是晶體硅電池，今后將仍然以晶體硅太陽(yáng) 電池為主。因?yàn)楣璧膬?chǔ)量在世界上是最豐富的，而且晶體硅太陽(yáng)電池的制 備工藝最成熟，也相對(duì)簡(jiǎn)單，有利于大規(guī)模應(yīng)用。但是，對(duì)于制造晶體硅 太陽(yáng)電池的原料——太陽(yáng)級(jí)多晶硅的制造技術(shù)，己成為制約晶體硅太陽(yáng)電 池產(chǎn)業(yè)發(fā)展和太陽(yáng)電池應(yīng)用的瓶頸。
目前，太陽(yáng)級(jí)多晶硅片的制造流程為
(1) 冶金級(jí)硅+氯化氫—— 三氯氫硅(冶金級(jí)硅純度3 N);
(2) 三氯氫硅(冶金級(jí)純度3N)—— 提純——6 N;
(3) 三氯氫硅(6N) +氫氣——^西門子法——^太陽(yáng)級(jí)硅(6N);
(4) 太陽(yáng)級(jí)硅(6N)熔煉——-鑄錠——^太陽(yáng)級(jí)多晶硅錠；
(5) 太陽(yáng)級(jí)多晶硅錠——^切片——^太陽(yáng)級(jí)多晶硅片；
其中，有資料顯示西門子法還原多晶硅的工藝過(guò)程是非常耗電的，而 且采用西門子法還原出的多晶硅材料，還必須再次熔煉后鑄成多晶硅錠料。 這又是一個(gè)非常耗電的工藝過(guò)程。多晶硅錠料必須經(jīng)過(guò)切片，才能成為制 造太陽(yáng)電池的多晶硅片，在切片過(guò)程中至少要損失三分之一的硅材料。因 此，采用西門子方法制造多晶硅片既耗能，又浪費(fèi)硅材料，使太陽(yáng)級(jí)多晶 硅材料的價(jià)格居高不下，直接導(dǎo)致了多晶硅太陽(yáng)電池的高價(jià)格。昂貴的多 晶硅片，嚴(yán)重影響了多晶硅太陽(yáng)電池的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是本發(fā)明的目的在于提供一種新的用于制 作太陽(yáng)電池的多晶硅片的制備工藝，克服傳統(tǒng)方法的能耗高、利用率低和 制成品價(jià)格高的不足。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 一種太陽(yáng)能多晶硅片的 制備方法，是在柔性襯底上生長(zhǎng)出用于制作太陽(yáng)能電池的柔性多晶硅片的 工藝，具體說(shuō)具有如下工藝過(guò)程
一) 將柔性襯底經(jīng)過(guò)清洗處理，除去表面污物和氧化層后，裝入 化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐中；
二) 化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)抽真空，真空度應(yīng)達(dá)到lxlO"Pa以上， 待真空抽好后再往化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)通氫氣；
三) 將化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐加熱，加熱溫度1273—1473 K;
四) 待溫度穩(wěn)定后，通入三氯氫硅和氫氣，發(fā)生如下反應(yīng)
SiHCl3+ H2 ^ Si + 3HC1;
五) 反應(yīng)生成的硅原子連續(xù)沉積在柔性襯底上，生長(zhǎng)形成柔性多 晶硅薄膜片；
六) 生長(zhǎng)結(jié)束以后，停止三氯氫硅輸入，繼續(xù)通氫氣，降溫；
七) 待溫度降到室溫以后，停止氫氣輸入，通入氮?dú)鈒-2小時(shí)；
八) 關(guān)閉真空泵，待化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)的壓力升到標(biāo)準(zhǔn)大氣 壓以后，停止氮?dú)廨斎?，取出生長(zhǎng)形成的柔性多晶硅薄膜片。
具體的說(shuō)所述的柔性襯底為不銹鋼箔或銅箔或鋁箔或聚合物薄膜或 玻璃或前述的任一種材料與硅形成的復(fù)合材料，使用前述的任一種材料與 硅形成的復(fù)合材料作為柔性襯底更有利于硅原子在柔性襯底上的沉積生長(zhǎng)。
為了提高最終成品多晶硅片的產(chǎn)品質(zhì)量，所述的三氯氫硅中的硅純度
除氯、氫以外為6N以上。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明所提供的太陽(yáng)級(jí)多晶硅片的制備方法與 基于西門子法的傳統(tǒng)方法相比，整個(gè)制備過(guò)程具有設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低、材 料損耗少等優(yōu)點(diǎn)；采用本發(fā)明制備的太陽(yáng)級(jí)多晶硅片重量比面積增加，而 且具有很好的韌性，使制備出的太陽(yáng)電池的重量比功率增加，應(yīng)用更加靈 活。
具體實(shí)施例方式
下面再詳細(xì)介紹本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
生長(zhǎng)所用的主要設(shè)備化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐、氮?dú)獍l(fā)生器(或氮?dú)饧?化設(shè)備)、氫氣發(fā)生器(或氫氣純化設(shè)備)、尾氣處理設(shè)備。
用三氯氫硅和氫氣為原料，通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)控制他們的流量。 生產(chǎn)過(guò)程為
1. 不銹鋼箔帶襯底經(jīng)過(guò)清洗腐蝕處理，除去表面污物和氧化層后， 裝入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐中；
2. 化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)抽真空，真空度應(yīng)達(dá)到1x10—4Pa以上，待 真空抽好后再往化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)通氫氣，可以這樣重復(fù)幾 次以減少化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)的殘余空氣；
3. 將化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐加熱，加熱溫度1273—1473 K;
4. 待溫度穩(wěn)定后，通入三氯氫硅和氫氣，發(fā)生如下反應(yīng)
SiHCl3+H2 ~~ Si + 3HC1;
5. 反應(yīng)生成的硅原子連續(xù)沉積在不銹鋼箔帶上，形成不銹鋼箔\多 晶硅帶；
6. 生長(zhǎng)結(jié)束以后，停止三氯氫硅輸入，繼續(xù)通氫氣，降溫；
7. 待溫度降到室溫以后，停止氫氣輸入，通入氮?dú)鈒-2小時(shí)；
8. 關(guān)閉真空泵，待化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)的壓力升到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以 后，停止氮?dú)廨斎?，取出生長(zhǎng)的不銹鋼箔\多晶硅帶；
9. 生長(zhǎng)結(jié)束。
按照上述生長(zhǎng)工藝成功地在不銹鋼箔襯底生長(zhǎng)100微米厚的多晶硅薄 膜，制成了不銹鋼箔\多晶硅帶。
總之，本發(fā)明公開(kāi)了一種實(shí)用具體的用于太陽(yáng)能電池制作的多晶硅片 的制備方法。
權(quán)利要求
1. 一種太陽(yáng)能多晶硅片的制備方法，其特征在于是在柔性襯底上生長(zhǎng)出用于制作太陽(yáng)能電池的柔性多晶硅片的工藝，具體說(shuō)具有如下工藝過(guò)程一)將柔性襯底經(jīng)過(guò)清洗處理，除去表面污物和氧化層后，裝入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐中；二)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)抽真空，真空度應(yīng)達(dá)到1×10-4Pa以上，待真空抽好后再往化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)通氫氣；三)將化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐加熱，加熱溫度1273—1473K；四)待溫度穩(wěn)定后，通入三氯氫硅和氫氣，發(fā)生如下反應(yīng)五)反應(yīng)生成的硅原子連續(xù)沉積在柔性襯底上，生長(zhǎng)形成柔性多晶硅薄板；六)生長(zhǎng)結(jié)束以后，停止三氯氫硅輸入，繼續(xù)通氫氣，降溫；七)待溫度降到室溫以后，停止氫氣輸入，通入氮?dú)?-2小時(shí)；八)關(guān)閉真空泵，待化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)的壓力升到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以后，停止氮?dú)廨斎?，取出生長(zhǎng)形成的柔性多晶硅薄膜片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能多晶硅片的制備方法，其特征在于 所述的柔性襯底為不銹鋼箔或銅箔或鋁箔或聚合物薄膜或玻璃或前述的任 一種材料與硅形成的復(fù)合材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能多晶硅片的制備方法，其特征在于 所述的三氯氫硅中的硅純度除氯、氫以外為6N以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及多晶硅片制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種太陽(yáng)能多晶硅片的制備方法，解決傳統(tǒng)方法的能耗高、利用率低和制成品價(jià)格高的缺點(diǎn)，工藝過(guò)程為一)將柔性襯底清洗處理后裝入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐；二)將化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)抽真空，真空抽好后再往爐內(nèi)通氫氣；三)將化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐加熱；四)待溫度穩(wěn)定后，通入三氯氫硅和氫氣，發(fā)生反應(yīng)；五)反應(yīng)生成的硅原子連續(xù)沉積在柔性襯底上，生長(zhǎng)形成柔性多晶硅薄板；六)生長(zhǎng)結(jié)束以后，停止三氯氫硅輸入，繼續(xù)通氫氣，降溫；七)待溫度降到室溫以后，停止氫氣輸入，通入氮?dú)?；?待化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐內(nèi)的壓力升到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以后，停止氮?dú)廨斎?，取出生長(zhǎng)形成的柔性多晶硅薄膜片。
文檔編號(hào)C30B29/06GK101392406SQ20071013205
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者尹志崗, 阮正亞, 阮紹林, 陳晨龍, 陳諾夫, 韓正國(guó) 申請(qǐng)人:常州英諾能源技術(shù)有限公司