一种N型重掺磷母合金硅棒制备工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103361732A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103361732103361732A(43)申请公布日2013.10.23(21)申请号201310296524.5(22)申请日2013.07.16(71)申请人江西旭阳雷迪高科技股份有限公司地址332005江西省九江市经济开发区出口加工区外锦绣大道1号(72)发明人刘立中李英涛徐由兵傅亮曾世铭(74)专利代理机构南昌新天下专利商标代理有限公司36115代理人施秀瑾(51)Int.Cl.C30B31/06(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称一种N型重掺磷母合金硅棒制备工艺(57)摘要一种N型重掺磷母合金硅棒制备工艺，步骤包括，选用一台单晶炉，采用20”石墨热场和20”石英坩埚，装料量70公斤硅多晶，加热熔化；将520克“N”高纯赤磷装入石英掺杂器中；将适应掺杂器装在籽晶卡口，升入单晶炉副室中导气，再打开翻板阀将石英掺杂器降到已测试好的390mm位置，使其升华自动导入到硅熔体中，并在晶棒转速12转/分，坩埚转速8转/分，晶棒头部拉速1.1mm/分，炉压2000-2500Pa的条件下进行拉晶；所拉制的晶棒，可以切成2厘米厚的圆饼状，按电阻率分档，然后采用水淬技术处理，酸洗后采用硅块互碰法，制得尺寸为5-20毫米的碎块，再分档包装，贴好标签可自用或出售。保证了制作N型重掺磷母合金硅棒时的安全性，有使得晶棒电阻率均匀且范围在0.001-0.005欧姆厘米。CN103361732ACN103672ACN103361732A权利要求书1/1页1.一种N型重掺磷母合金硅棒制备工艺，其特征在于，工艺步骤包括，1）选用一台单晶炉，采用20”石墨热场和20”石英坩埚，装料量70公斤硅多晶，加热熔化；2）将520克“N”高纯赤磷装入石英掺杂器中；3）将适应掺杂器装在籽晶卡口，升入单晶炉副室中导气，再打开翻板阀将石英掺杂器降到已测试好的390mm位置，使其升华自动导入到硅熔体中，并在晶棒转速12转/分，坩埚转速8转/分，晶棒头部拉速1.1mm/分，炉压2000-2500Pa的条件下进行拉晶；4）所拉制的晶棒，可以切成2厘米厚的圆饼状，按电阻率分档，差值为0.0005欧姆厘米，然后采用水淬技术处理，酸洗后采用硅块互碰法，制得尺寸为5-20毫米的碎块，再分档包装，贴好标签可自用或出售。2CN103361732A说明书1/4页一种N型重掺磷母合金硅棒制备工艺技术领域[0001]本发明涉及一种N型重掺磷母合金硅棒制备工艺。背景技术[0002]高纯的晶体硅是重要的太阳能光伏材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素（如硼），形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素（如磷），形成n型半导体。这两种材料都可做成太阳能电池，将太阳辐射能转变为电能。[0003]半导体元素硅，在元素周期表中属于四主族元素，其原子的最外层电子数有4个，这是一种比较稳定的元素。如果掺入Ⅲ族硼元素，因为硼原子最外层只有三个电子，它比硅原子外层少一个电子，在硅原子中掺杂硼原子后，在硅原子晶格中产生空穴，这种被掺杂的硅叫P型半导体。如果在硅单晶中掺杂Ⅴ族元素，如磷或砷，磷和砷原子最外层电子数有五个，它比硅原子的外层电子数多一个电子，作为导体可增加硅的导电性能，这种掺杂的硅叫N型半导体。[0004]半导体材料的电学性能与掺杂量多少及掺杂源的纯度有直接的关系。一般在制造这些材料及掺杂过程中，都需要在超净环境下进行,否则不需要的有害杂质，也变成了掺杂源，污染半导体材料，严重影响材料和器件的质量。[0005]从理论上来讲，不管是硼掺杂的P型硅片或是磷掺杂的N型硅片都可以用来制备太阳能电池。但是，现在世界上大部分的晶体硅太阳能电池生产厂家都采用掺硼的P型硅片生产太阳能电池。因为N型硅片制备的太阳能电池开路电压和填充因子较低，并且长期使用或存放时，N型硅片太阳能电池性能会有所退化；而在p型硅片上形成N+发射结，比在N型硅片上形成P+发射结在工业化生产上更容易实现。[0006]目前主流工业化生产的P型硅太阳能电池转换效率已经可以稳定在18%以上，要在不增加成本的情况下再提高效率已经非常困难，于是人们把眼光转向少数载流子寿命比P型硅高得多的N型硅，并取得了很大进展。[0007]第一，P型硅太阳能电池具有转换效率高，技术成熟等优点，占有世界太阳能电池产量的绝大部分。但在制造过程中，扩散制结工艺需要在温度约1000℃进行，工艺复杂，成品率低。而N型硅太阳能电池生产工艺可在200℃以下进行。符合低成本、高产量、高效率的要求。[0008]第二，相同电阻率的N型硅片的少数载流子寿命比P型硅片高。（注：少数载流子寿命反映了太阳能电池