一種低衰減、高效率的n型類單晶的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于多晶硅鑄造、光伏新能源技術領域，具體涉及一種低衰減、高效率的N 型類單晶的制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前現(xiàn)有鑄造類單晶所使用的摻雜元素為硼元素，硅片的導電類型為P型，這種 硅片由于使用硼元素，在氧雜質(zhì)的影響下，形成硼氧復合體，對少數(shù)載流子是個不利的影響 因素；P型準單晶硅片在制作電池片中由于硼氧復合體的緣故，受光下會產(chǎn)生少子壽命衰 減，導致電池的轉(zhuǎn)換效率降低。
[0003] 現(xiàn)有的P型單晶、P型類單晶、N型單晶存在以下不足： (1) 基于直拉法P型單晶硅生產(chǎn)的電池片，由于摻雜元素是硼元素，有硼氧復合的影 響，光衰減率為2%以上，而基于類單晶鑄錠所生產(chǎn)的P型電池硅片衰減率降低至0. 5% ; (2) 在N型技術下，N型直拉單晶硅由于沒有使用硼元素，實現(xiàn)無衰減，但是受到熱場尺 寸的影響，生產(chǎn)成本高； (3 )基于現(xiàn)有鑄造發(fā)生產(chǎn)的P型類單晶，坩堝尺寸小于1045毫米，晶錠邊緣會形成部分 多晶斜向晶，邊緣晶磚有8-12毫米的低少子區(qū)域，這些區(qū)域?qū)⒂绊懝杵霓D(zhuǎn)換效率和電池 的外觀； (4)通過直拉單晶生產(chǎn)的單晶棒為圓柱形，制作太陽能電池的片需要將四周切掉，所有 硅片利用率僅有50%左右，而類單晶鑄錠法生產(chǎn)的方形單晶硅片為方形，四周不需要去角。 所有硅料的利用率可以提升至65%以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方 法，利用此方法制作的N型類單晶，真正的做到了無衰減，提高晶錠和硅片的少子壽命，提 高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是： 一種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其制備方法為，在鑄錠用的硅料中加入 磷粉進行長晶后，切片制得N型類單晶。
[0006] 上述一種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其具體制備方法如下： (1) 在鑄錠用的硅料中，根據(jù)目標電阻率計算相應需要的磷粉的克數(shù)，在硅料裝填到增 大坩堝2/3高度時，均勻分散的放置磷粉； (2) 將800- 1000kg的硅料裝料至增大坩堝中；坩堝底部鋪上100晶向的單晶籽晶； (3) 正常進行加熱、熔化，并用高純石英棒測量增大坩堝底部籽晶的高度，當增大坩堝 底部溫度為1360-1420°C，底部籽晶高度在5-10毫米時，結(jié)束熔化過程，快速降溫進入長晶 階段； (4) 進如長晶階段后，打開隔熱籠，使增大坩堝底部形成溫度場，開始形核，隨著溫度的 不斷下降，晶粒開始沿著底部為熔化的籽晶向上生長，直至長晶結(jié)束得晶錠，經(jīng)2-3小時低 溫退火，10-12小時冷卻后出爐，待晶錠表面溫度降至50°C后經(jīng)開方機進行切方，刻切成36 個小金磚，在根據(jù)棒長的搭配上切片進行切薄片，一個晶錠即可得到18000-36000片N型類 單晶片。
[0007] 上述一種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其中，所述增大坩堝的尺寸為 長度為1060mm、寬度為1060mm、高度為480-600mm，所述增大坩堝內(nèi)部的四個側(cè)壁均涂覆一 層高純石英砂涂層，有效阻止了坩堝內(nèi)部雜質(zhì)向晶錠中的擴散，同時由于尺寸上的增大，晶 錠邊緣實現(xiàn)了無紅區(qū)。
[0008] 上述一種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其中，所述硅料為原生硅料， 回收硅料，提純硅料中一種或幾種的組合。
[0009] 上述一種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其中，所述100晶向的單晶籽 晶為單晶晶棒按照100晶向進行切割，得到的長方形或者是正方形的塊狀籽晶，籽晶厚度 在10-20毫米，籽晶表面打磨光滑平整。
[0010] 本發(fā)明的有益效果為： 1) 將摻雜元素由硼元素，改為磷元素，在鑄錠過程中磷不會與氧雜質(zhì)形成符合體，主要 是摻磷硅片的導電類型是N型，N型硅片中少子載流子為空穴，不會形成少子影響少子壽命 的復合中心； 2) 采用特制的增大坩堝，消除坩堝邊緣引起的多晶斜向晶和低少子區(qū)域，真正做到全 單晶，整錠單晶覆蓋率達90%以上。
【附圖說明】
[0011] 圖1為鑄造法P型多晶硅片圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明制得的N型類單晶硅片圖。
[0013] 圖3為普通坩堝鑄造類單晶的少子拼圖。
[0014] 圖4為增大坩堝鑄造類單晶的少子拼圖。
【具體實施方式】
[0015] -種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其具體制備方法如下： (1) 在鑄錠用的原生硅料中，根據(jù)目標電阻率計算相應需要的磷粉的克數(shù)，在硅料裝填 到增大坩堝2/3高度時，均勻分散的放置磷粉； (2) 將900kg的硅料裝料至增大坩堝中；坩堝底部鋪上100晶向的單晶籽晶；所述 100晶向的單晶籽晶為單晶晶棒按照100晶向進行切割，得到的長方形或者是正方形的塊 狀籽晶，籽晶厚度在10-20毫米，籽晶表面打磨光滑平整；所述增大坩堝的尺寸為長度為 1060mm、寬度為1060mm、高度為480-600mm，所述增大坩堝內(nèi)部的四個側(cè)壁均涂覆一層高純 石英砂涂層，有效阻止了坩堝內(nèi)部雜質(zhì)向晶錠中的擴散，同時由于尺寸上的增大，晶錠邊緣 實現(xiàn)了無紅區(qū)； (3) 正常進行加熱、熔化，并用高純石英棒測量增大坩堝底部籽晶的高度，當增大坩堝 底部溫度為1360-1420°C，底部籽晶高度在5-10毫米時，結(jié)束熔化過程，快速降溫進入長晶 階段； (4)進如長晶階段后，打開隔熱籠，使增大坩堝底部形成溫度場，開始形核，隨著溫度的 不斷下降，晶粒開始沿著底部為熔化的籽晶向上生長，直至長晶結(jié)束得晶錠，經(jīng)2-3小時低 溫退火，10-12小時冷卻后出爐，待晶錠表面溫度降至50°C后經(jīng)開方機進行切方，刻切成36 個小金磚，在根據(jù)棒長的搭配上切片進行切薄片，一個晶錠即可得到36000片N型類單晶 片。
[0016] 目標電阻率計算公式為：
P為電阻率、N為磷粉濃度。
[0017] 將本發(fā)明制得的N型類單晶硅片與其他類型的晶片或硅片進行電池實驗，實驗結(jié) 果如下：
使用本發(fā)明的方法制備N型類單晶片與制造 N型單晶硅片原料的用量和出片數(shù)量對比 如下：
由附圖1和附圖2對比可以看出：由于直拉法單晶為圓形邊角的倒角大，而鑄造發(fā)的單 晶邊角倒角小，利用率高于直拉法的單晶。
[0018] 由附圖3和附圖4對比可以看出，普通坩堝鑄造類單晶的邊緣紅區(qū)寬度為8_12mm， 增大坩堝鑄造類單晶的邊緣無紅區(qū)。
[0019] 這里本發(fā)明的描述和應用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例 中，因此，本發(fā)明不受本實施例的限制，任何采用等效替換取得的技術方案均在本發(fā)明保護 的范圍內(nèi)。
【主權項】
1. 一種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其特征為，其制備方法為：在鑄錠用 的硅料中加入磷粉進行長晶后，切片制得N型類單晶。2. -種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其特征為，其具體制備方法如下： (1) 在鑄錠用的硅料中，根據(jù)目標電阻率計算相應需要的磷粉的克數(shù)，在硅料裝填到增 大坩堝2/3高度時，均勻分散的放置磷粉； (2)將800- 1000kg的硅料裝料至增大坩堝中；坩堝底部鋪上100晶向的單晶籽晶； (3)正常進行加熱、熔化，并用高純石英棒測量增大坩堝底部籽晶的高度，當增大坩堝 底部溫度為1360-1420°C，底部籽晶高度在5-10毫米時，結(jié)束熔化過程，快速降溫進入長晶 階段； (4)進如長晶階段后，打開隔熱籠，使增大坩堝底部形成溫度場，開始形核，隨著溫度的 不斷下降，晶粒開始沿著底部為熔化的籽晶向上生長，直至長晶結(jié)束得晶錠，經(jīng)2-3小時低 溫退火，10-12小時冷卻后出爐，待晶錠表面溫度降至50°C后經(jīng)開方機進行切方，刻切成36 個小金磚，在根據(jù)棒長的搭配上切片進行切薄片，一個晶錠即可得到18000-36000片N型類 單晶片。3.如權利要求2所述的一種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其特征為，所述 增大i甘堝的尺寸為長度為1060_、寬度為1060_、高度為480-600_，所述增大i甘堝內(nèi)部的 四個側(cè)壁均涂覆一層高純石英砂涂層，有效阻止了坩堝內(nèi)部雜質(zhì)向晶錠中的擴散，同時由 于尺寸上的增大，晶錠邊緣實現(xiàn)了無紅區(qū)。4.如權利要求2所述的一種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其特征為，所述 硅料為原生硅料，回收硅料，提純硅料中一種或幾種的組合。5.如權利要求2所述的一種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其特征為，所述 100晶向的單晶籽晶為單晶晶棒按照100晶向進行切割，得到的長方形或者是正方形的塊 狀籽晶，籽晶厚度在10-20毫米，籽晶表面打磨光滑平整。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低衰減、高效率的N型類單晶的制備方法，其制備方法為，在鑄錠用的硅料中加入磷粉進行長晶后切片制得N型類單晶，利用此方法制作的N型類單晶，真正的做到了無衰減，提高晶錠和硅片的少子壽命，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【IPC分類】C30B11/00, C30B29/06
【公開號】CN105316762
【申請?zhí)枴緾N201510771964
【發(fā)明人】司榮進, 王海慶, 王祿寶
【申請人】江蘇美科硅能源有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年11月13日