降低多晶矽金屬雜質的方法
2023-05-16 18:34:11 1
專利名稱：降低多晶矽金屬雜質的方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池多晶矽的製備技術領域，特別是一種降低多晶矽金屬雜質的方法。
背景技術：
70年代以來，鑑於常規能源供給的有限性和環保壓力的增加，世界上許多國家掀起了開發利用太陽能的熱潮。晶矽太陽能電池因為可靠性高、壽命長、能承受各種環境變化等優點，成為太陽電池的主要品種在光伏市場居統治地位。鑄錠多晶矽具有製造工藝簡單、 成本低廉、生產效率高等優點，目前，已逐漸取代直拉單晶矽成為晶矽太陽能電池的主要生產原料，但與直拉單晶矽相比鑄錠多晶矽晶粒較小、微觀結構複雜、存在大量的微觀缺陷和雜質，導致多晶矽太陽能電池效率低於單晶63矽。多晶矽中雜質種類較多，但過渡金屬雜質濃度相對較高且在晶體中能引入深能級成為少子壽命強複合中心，對晶體質量的影響尤為明顯。鐵作為最普通的過渡金屬，在1000°C條件下鐵在矽中溶解度高達1015cm_3，擴散係數高達10_6cm2/S，矽錠生產過程中的溫度在1420°C左右，所以鐵元素很容易進入矽晶體，影響晶體質量，Reiss等人研究表明如果直拉單晶矽太陽能電池材料中含有約SXlO11cnT3的狗雜質，那麼所製作太陽能電池的轉換效率將降低3%-4%。鐵在多晶矽中主要以 ^-Β複合體和沉澱鐵的形式存在，沉澱鐵易在晶界、位錯處偏聚沉積很難通過電池製造工藝中的 P、A1吸雜去除。因而尋一種合適的方法去除沉澱態鐵雜質有利於改善晶體質量，提高電池效率。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提高一種降低多晶矽金屬雜質的方法，有效降低多晶矽中金屬雜質濃度，改善晶體質量，提高少子壽命。本發明解決其技術問題所採用的方案是一種降低多晶矽金屬雜質的方法，包括下列步驟1)漂洗將原生矽片先後浸入RCAI、RCAII溶液中漂洗；2)乾燥；3)快速熱處理將乾燥後矽片置於快速熱處理爐中在氮氣氛圍下進行快速熱處理；4)吸雜將上述矽片置於擴散爐子進行單面擴磷，將擴磷後的矽片在真空鍍膜機中對未擴磷面蒸鍍鋁，然後在氮氣氛圍下進行磷鋁共吸雜處理；5)清洗將上述矽片先後經HCl溶液、HF酸與HNO3混酸溶液中浸泡；6)乾燥。具體地，步驟1中漂洗的溶液溫度為70-80°C，漂洗時間為5min-10min，RCAI溶液配比為 V·.· Vh202 VDI_water = 1 1 5，RCAII 溶液配比為 Vhc1 Vh202 VDI_water = 1:1:6。
具體地，步驟3中快速熱處理的升溫速度50-100°C /s，保溫時間l-5min，降溫速度:100-200 0C /s。具體地，步驟4中擴磷溫度800-1000 V，擴磷時間30-100min，鋁膜厚度 2-7 μ m，磷鋁共吸雜溫度800-1100°C，吸雜時間2_6h。具體地，步驟5中HCl溶液濃度10% -20% (體積分數)，浸泡時間5-20min，HF 酸與 HNO3 混酸溶液配比Vhf Vhn03 VDI_water = (1-1.5) (2-4. 5) (1.7-3.0)。具體地，步驟2和6中的乾燥方法為將漂洗後的矽片置於去離子水中漂洗後用氮氣吹乾。本發明的有益效果是將經過本發明的方法處理過的矽片經PECVD鈍化處理後， 利用μ "PCD法進行少子壽命測試，結構發現少子壽命得到明顯提高。
具體實施例方式現在結合具體實施例對本發明作進一步說明，以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。實施例1電阻率為0.5-3. Oohm. cm，厚度為170-200 μ m的P型多晶矽矽片採用本發明方法處理第一步、漂洗將原生矽片先後浸入RCAI、RCAII, RCAI溶液配比為VNH3. H20 Vh202 VDI_water = 1 1 5，RCAII 溶液配比為 Vhc1 Vh202 VDI_water = 1:1:6， 溶液中漂洗，溫度為80°C，時間為IOmin ；第二步、乾燥將漂洗後的矽片置於去離子水中漂洗後用氮氣吹乾；第三步、快速熱處理將乾燥後矽片置於快速熱處理爐中在氮氣氛圍下進行快速熱處理，升溫速度70°C /s，保溫時間3min，降溫速度200°C /s ；第四步、吸雜將上述矽片置於擴散爐子進行單面擴磷擴磷溫度為850°C，擴磷時間為40min，將擴磷後的矽片在真空鍍膜機中對未擴磷面蒸鍍鋁，鋁膜厚度為3μπι，然後在氮氣氛圍下進行磷鋁共吸雜處理，吸雜溫度900°C，吸雜時間池；第五步、清洗將上述矽片置於體積分數為10%的HCl溶液中浸泡15min後用去離子水衝洗，然後將矽片置於體積比為Vhf Vhn03 Vmwate=I 3 1的混酸溶液中浸泡Imin後用去離子水衝洗；第六步、乾燥將上述矽片置於去離子水中漂洗後用氮氣吹乾；第七步、測試將上述矽片經PECVD鈍化處理後，利用μ -P⑶法進行少子壽命測
試ο經本發明處理的P型多晶矽矽片，經PECVD鈍化處理後測試其少子壽命，結果如表 1所示。經本發明處理後多晶矽矽片的少子壽命為39. 989 μ S。採用電阻率為0. 5-3. Oohm. cm,厚度為170-200 μ m的P型多晶晶矽矽片。將這種矽片經PECVD鈍化處理後進行測試，結果如表1所示，其少子壽命為19. 836 μ s。表明經本發明處理後少子壽命提高，晶體質量得到改善。
權利要求
1.一種降低多晶矽金屬雜質的方法，其特徵是包括下列步驟1)漂洗將原生矽片先後浸入RCAI、RCAII溶液中漂洗；2)乾燥；3)快速熱處理將乾燥後矽片置於快速熱處理爐中在氮氣氛圍下進行快速熱處理；4)吸雜將上述矽片置於擴散爐子進行單面擴磷，將擴磷後的矽片在真空鍍膜機中對未擴磷面蒸鍍鋁，然後在氮氣氛圍下進行磷鋁共吸雜處理；5)清洗將上述矽片先後經HCl溶液、HF酸與HNO3混酸溶液中浸泡；6)乾燥。
2.根據權利要求1所述的降低多晶矽金屬雜質的方法，其特徵是所述的步驟1中漂洗的溶液溫度為70-80°C，漂洗時間為5min-10min，RCAI溶液配比為VNH3.H2Q Vh202 VDI_water =1:1: 5，RCAII 溶液配比為 Vhc1 Vh202 VDI_water = 1 1 6。
3.根據權利要求1所述的降低多晶矽金屬雜質的方法，其特徵是所述的步驟3中快速熱處理的升溫速度50-100°C /s，保溫時間l-5min，降溫速度100-200°C /s。
4.根據權利要求1所述的降低多晶矽金屬雜質的方法，其特徵是所述的步驟4 中擴磷溫度800-1000°C，擴磷時間30-100min，鋁膜厚度2_7 μ m，磷鋁共吸雜溫度 800-1100°C，吸雜時間 2-6h。
5.根據權利要求1所述的降低多晶矽金屬雜質的方法，其特徵是所述的步驟5中 HCl溶液濃度10% -20% (體積分數)，浸泡時間5-20min，HF酸與HNO3混酸溶液配比 Vhf Vhn03 VDI_wate = (1-1. 5) (2-4. 5) (1. 7-3. 0)。
6.根據權利要求1所述的降低多晶矽金屬雜質的方法，其特徵是所述的步驟2和6中的乾燥方法為將漂洗後的矽片置於去離子水中漂洗後用氮氣吹乾。
全文摘要
本發明涉及太陽能電池多晶矽的製備技術領域，特別是一種降低多晶矽金屬雜質的方法，包括下列步驟1)漂洗將原生矽片先後浸入RCAI、RCAII溶液中漂洗；2)乾燥；3)快速熱處理將乾燥後矽片置於快速熱處理爐中在氮氣氛圍下進行快速熱處理；4)吸雜將上述矽片置於擴散爐子進行單面擴磷，將擴磷後的矽片在真空鍍膜機中對未擴磷面蒸鍍鋁，然後在氮氣氛圍下進行磷鋁共吸雜處理；清洗將上述矽片先後經HCl溶液、HF酸與HNO3混酸溶液中浸泡；乾燥。本發明的有益效果是將經過本發明方法處理過的矽片經PECVD鈍化處理後，利用μ-PCD法進行少子壽命測試，結果發現少子壽命得到明顯提高。
文檔編號C01B33/037GK102336409SQ20111021771
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月30日 優先權日2011年7月30日
發明者付少永, 張馳, 熊震, 王梅花 申請人:常州天合光能有限公司