一种提高N型硅单晶边缘少数载流子寿命的装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102560625A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102560625A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201210079838.5C30B15/20(2006.01)(22)申请日2012.03.23C30B29/06(2006.01)(71)申请人内蒙古中环光伏材料有限公司地址010070内蒙古自治区呼和浩特市金桥开发区工业二区宝力尔街(72)发明人尚伟泽高润飞申霖谷守伟梁山刘宇王军磊高树良沈浩平(74)专利代理机构天津中环专利商标代理有限公司12105代理人王凤英(51)Int.Cl.C30B15/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书22页页附图附图11页(54)发明名称一种提高N型硅单晶边缘少数载流子寿命的装置和方法(57)摘要本发明涉及一种提高N型硅单晶边缘少数载流子寿命的装置和方法。本装置是专门用于大投料量生长高寿命大直径N型硅单晶的热场装置。本装置为导流筒，包括导流内筒、隔热层及石墨导流外筒，隔热层置于导流内筒和石墨导流外筒之间，导流内筒的材质为高纯石英。针对热场的变化，工艺参数相应的进行调整，调整坩埚位置，使固液界面距离石墨导流外筒下沿的距离在25-35mm之间；将氩气流量调整在70-90slpm范围内。将炉内压力调整在10-15Torr范围内。采取本发明生长的N型硅单晶整体（含表面）少子寿命≥1000us，从而避免了金属杂质对硅单晶棒少子寿命的影响，使得拉制出的硅单晶边缘寿命低的问题得到彻底解决，为生产高效率N型硅太阳能电池提供高品质的单晶硅材料。CN10256ACN102560625A权利要求书1/1页1.一种提高N型硅单晶边缘少数载流子寿命的装置，其特征在于，所述装置为导流筒，包括导流内筒（1）、隔热层（2）及石墨导流外筒（3），隔热层（2）置于导流内筒（1）和石墨导流外筒（3）之间，所述导流内筒（1）的材质为高纯石英。2.一种采用如权利要求1所述的一种提高N型硅单晶边缘少数载流子寿命的装置的方法，其特征在于，调整坩埚位置，使固液界面距离导流筒下沿的距离在25-35mm之间。3.如权利要求2所述的采用一种提高N型硅单晶边缘少数载流子寿命的装置的方法，其特征在于，将氩气流量调整在70-90slpm范围内。4.如权利要求2或权利要求3所述的采用一种提高N型硅单晶边缘少数载流子寿命的装置的方法，其特征在于，将炉内压力调整在10-15Torr范围内。2CN102560625A说明书1/2页一种提高N型硅单晶边缘少数载流子寿命的装置和方法技术领域[0001]本发明涉及直拉法生长N型硅单晶的装置和方法,特别涉及一种提高N型硅单晶边缘少数载流子寿命的装置和方法。背景技术[0002]目前世界上大部分的晶体硅太阳能生产厂家都采用B掺杂的P型硅片生产太阳能电池，主流的工业化生产的P型硅太阳能电池效率已经稳定在18%以上，主流的工业化生产的P型硅太阳能电池效率已经稳定在18%以上，要想在不增加成本的情况下进一步提高电池效率已非常困难，于是人们开始把目光投向少数载流子寿命比P型硅高得多的N型硅的研制，而基于N型硅这个优点使得N型硅太阳能电池必将会成为新一代高效电池。[0003]但是采取常规方法生产的N型硅单晶通常截面中心寿命高，边缘寿命低，边缘寿命在50-200us。而N型硅单晶截面中心寿命高边缘寿命低会影响电池片的效率。专利号为200910070376.9的专利，公布了一种生长高寿命N型硅单晶的方法，其中要求冷却时间不超过3小时，但是随着热场装置尺寸的加大和投料量的增加，仅仅靠改变冷却时间可能造成由于晶体冷却过快，而容易在晶体内部引起应力。发明内容[0004]本发明为了彻底解决N型硅单晶截面中心寿命高边缘寿命低会影响电池片效率的问题，通过不断分析和摸索得出：常规方法生产的N型硅单晶采用传统的生长晶体硅热系统，即导流筒的导流内筒采用石墨材质制成，由于石墨导流内筒的石墨材质纯度不够,造成炉内气氛中含有多种微量杂质，如Fe等金属杂质,当晶体生长时，这些微量杂质会附着于晶棒表面，并在较高的温度场中向晶棒内部扩散，导致硅单晶少子寿命低。尤其是气体冲刷的高温石墨部分-导流内筒是影响边缘少数载流子寿命的关键部位。因此，本发明通过采用由高纯石英导流内筒代替传统石墨导流内筒的热系统，在拉晶过程中，针对热场的变化，工艺参数相应的进行调整，进一步调整液面与导流筒的距离，加大氩气流量，降低炉压，从而避免了金属杂质对硅单晶棒少子寿命的影响，使得拉制出的硅单晶边缘寿命低的问题得到彻底解决。[0005]本发明为实现上述目的所采取的技术方案是：一种提高N型硅单晶边缘少数载流子寿命的装置，其特征在于，所述装置为导流筒，包括导流内筒、隔热层及石墨导流外筒，隔热层置