一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106449873A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201610864021.7(22)申请日2016.09.29(71)申请人河北工业大学地址300401天津市北辰区双口镇西平道5340号(72)发明人陈贵锋常雪岩张辉解新建阎文博陶俊光(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人万尾甜韩介梅(51)Int.Cl.H01L31/18(2006.01)H01L21/322(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法(57)摘要本发明公开了一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法，其主要步骤如下：(1)清洗；(2)真空蒸镀铝层；(3)进炉；(4)第一步退火；(5)匀速降至低温；(6)第二步退火；(7)降温；(8)除去杂质层。经过大量的实验验证，本发明工艺能除去铸锭多晶硅片中大部分的金属杂质(如铁、镍、铜、钴等)，从而增加少子寿命提高太阳能电池的光电转换效率。通过仪器测定，经过本发明铝吸杂的多晶硅片的平均少子寿命在15.80μs左右，并且本发明的铝吸杂工艺较为稳定，有较高的工业化生产价值。CN106449873ACN106449873A权利要求书1/1页1.一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法，其特征在于，包括如下工艺流程：(1)清洗：采用标准的RCA液清洗方式清洗铸锭多晶硅片，去除硅片表面的有机颗粒及金属杂质；(2)真空蒸镀铝层：把清洗过后的多晶硅片放入真空蒸镀设备中进行表面蒸铝，所述的铝层的厚度为1.0～1.5μm；(3)进炉：将镀铝的多晶硅片放入管式退火炉中，并匀速升温至800～830℃，整个过程在高纯氩气的保护中进行；(4)第一步退火：当温度升到(3)所要求的温度后进行第一次退火，时间为60～80min；(5)匀速降至低温：第一步退火结束后，将管式退火炉的温度匀速降至680～750℃；(6)第二步退火：当温度降至(5)所要求的温度后进行第二次退火，退火时间为60～80min；(7)降温：第二次退火结束后，将管式退火炉的温度匀速降至室温，然后取出硅片；(8)除去杂质层：将上述处理后的铸锭多晶硅片浸入80℃的NaOH溶液中以除去铝硅玻璃杂质层，浸泡时间为15～20min。2.根据权利要求1所述的一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法，其特征在于：步骤(2)中的真空蒸镀设备中的真空度要求不低于7.5×104Pa。3.根据权利要求1所述的一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法，其特征在于：步骤(3)中的匀速升温速率为5～10℃/min。4.根据权利要求1所述的一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法，其特征在于：步骤(5)、步骤(7)中的匀速降温速率为5～10℃/min。5.根据权利要求1所述的一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法，其特征在于：步骤(8)中的NaOH的质量浓度为10％～20％。2CN106449873A说明书1/3页一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法技术领域[0001]本发明涉及到铸锭多晶硅片的吸杂工艺，特别是一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法。背景技术[0002]太阳能作为新兴能源，已成为21世纪大力发展的产业。太阳能电池成本的很大一部分被生产电池的原材料——Si所消耗。太阳能电池所用的硅材料的纯度要在99.9999％(6N)以上，是冶金级硅(UMGSi)通过复杂的提纯方法得到的电子级硅(EGSi)，这是成本消耗的一个重要原因。[0003]在多晶硅中存在着很多过渡族金属杂质和缺陷，如：铁、镍、铜和钴等。这些杂质通过在带隙中形成复合中心，严重降低少数载流子寿命。由于过渡金属和他们的析出物都有较高的载流子复合活性，这种污染的存在限制了太阳能电池的电学性能。因此，在制作电池之前我们要先对多晶硅进行吸杂处理。[0004]根据大量的实验表明，外部的吸杂方式比较适用于太阳能电池。根据吸除的部位不同，吸杂可以为两种物理机制：弛豫吸杂和偏析吸杂。在弛豫吸杂过程中杂质浓度和吸杂区域是相同的，然而在退火降温的过程中，杂质迅速扩散到吸杂区域，在吸杂区域杂质容易沉淀形核并析出。例如，Fe的析出就依赖于弛豫吸杂。在偏析吸杂中，杂质已经扩散并且优先扩散到吸杂区域，因此在吸杂区域的杂质浓度高。发明内容[0005]铸锭多晶硅片由于含有大量的铁、镍、铜和钴等金属杂质，这些金属杂质会形成大量的复合中心，从而降低少子寿命，影响电池的电学性能。本发明主要目的在于针对上述问题，提供一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法，以提高用于太阳能电池的多晶硅片的质量，采用本发明的铝吸杂工艺能有效地降低多晶硅片内部的金属杂质的含量，从而增加其少子寿命，进而提高太阳能电池的光电转换效率。[0006]本发明是通过以下技术方案来实现的：一种铸锭多晶硅片铝吸杂的方法，包括如下步骤：[0007]