一种球形硅太阳能电池的硅球制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种球形硅太阳能电池的硅球制备方法。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-电子对(V-E pair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势皇的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs，Cds/Cu2S，Cds/CdTe，Cds/InP，CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达99.9999%、电阻率在10 Ω-cm以上的P型单晶硅，包括正面绒面、正面p-n结、正面减反射膜、正背面电极等部分。在组件封装为正面受光照面加透光盖片(如高透玻璃及EVA)保护，防止电池受外层空间范爱伦带内高能电子和质子的辐射损伤。
[0003]现有的球形硅太阳能电池所使用的硅球采用典型硅晶锭铸造，需要经过切割和研磨制程，切割和研磨制程会造成硅材料浪费，存在硅原料利用率和生产效率低，成本高的缺点。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能有效提高硅原料的材料利用率、生产效率高和成本降低的球形硅太阳能电池的硅球制备方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种球形硅太阳能电池的硅球制备方法，包括以下步骤:步骤一:在坩祸里放入P型硅晶粒;步骤二:对坩祸加热至1420-1450 0C，使P型硅晶粒熔融;步骤三:使用氩气对坩祸加压至110-130Kpa;步骤四:加压后的P型硅晶粒熔融液经过坩祸的喷嘴后生成硅球;步骤五:硅球经过喷嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的软性招板，由软性招板承接娃球从而完成娃球的制备。
[0006]作为上述方案的改进，所述坩祸的喷嘴直径为0.3-0.4毫米。
[0007]作为上述方案的改进，所述太阳能电池的硅球直径为0.9-1.1毫米。
[0008]作为上述方案的改进，所述自由落下塔的高度为11.5米。
[0009]作为上述方案的改进，所述步骤一中所述坩祸为氮化硅表面涂层石英坩祸，所述P型硅晶粒为掺杂硼原子，密度2.32-2.34克每立方厘米，熔点1410 °C的多晶硅晶粒。
[0010]作为上述方案的改进，所述步骤二中所述坩祸采用电热合金加热器进行加热，合金成分为Cr-Al-Fe-Ni，电阻率1.45欧姆每平方毫米(ohm/mm2)，密度7.1克每立方厘米。
[0011]作为上述方案的改进，所述步骤三中所述氩气的流量为4.5-lOslm。
[0012]作为上述方案的改进，所述步骤四中喷嘴的材质为超纯石英，S122 99.98%，Fe203<2.0 X 10—4%，Cr〈0.5 X 10—4%。
[0013]作为上述方案的改进，所述步骤六中所述软性铝板为含铝量>99.60%的1060纯铝板。
[0014]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:球形硅太阳能电池所使用的硅球，是由熔融的硅原料直接滴下，在没有杂质成分下进行均质成核，产生直径0.9-1.1毫米的多晶硅球，一般硅球下落速度为5.5-6.5m/s，到达底部时温度约为950-1050°C，由于硅在超过800°C具有弹性，所以到达底部的硅球不会破裂或变形，使用落下技术法的晶粒成长速率约lmm/s，比典型娃晶锭铸造速率2mm/min快约100倍且不会因为切割和研磨制程造成娃材料浪费，具有高效的材料利用率，生产效率高，可有效降低成本的优点。
【附图说明】
[0015]图1为本发明硅球制备方法工艺流程图。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0017]实施例1
[0018]一种球形硅太阳能电池的硅球制备方法，包括以下步骤:
[0019]步骤1:在坩祸里放入P型硅晶粒;所述坩祸为氮化硅表面涂层石英坩祸，所述P型硅晶粒为掺杂硼原子，密度为2.32-2.34克每立方厘米，熔点为1410°C的多晶硅晶粒。
[0020]步骤2:对坩祸加热至1420°C，使P型硅晶粒熔融;坩祸采用电热合金加热器进行加热，合金成分为Cr-Al-Fe-Ni，电阻率1.45欧姆每平方毫米，密度7.1克每立方厘米。
[0021]步骤3:使用氩气对坩祸加压至IlOKpa;氩气的流量为4.5slm(slm指每分钟标准升)O
[0022]步骤4:加压后的P型硅晶粒熔融液经过坩祸的喷嘴后生成硅球;坩祸的喷嘴直径为0.3-0.4毫米，生成的硅球的直径为0.9-1.1毫米。喷嘴的材质为超纯石英，S12 299.98%，Fe203〈2.0 X 10—，Cr<0.5 X 10—。
[0023]步骤5:硅球经过喷嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的软性铝板，由软性铝板承接硅球从而完成硅球的制备。自由落下塔的高度为11.5米。所述软性铝板为含铝量〉99.60%的1060纯铝板。
[0024]实施例2
[0025]—种球形硅太阳能电池的硅球制备方法，包括以下步骤:
[0026]步骤1:在坩祸里放入P型硅晶粒;所述坩祸为氮化硅表面涂层石英坩祸，所述P型硅晶粒为掺杂硼原子，密度为2.32-2.34克每立方厘米，熔点为1410°C的多晶硅晶粒。
[0027]步骤2:对坩祸加热至1435°C，使P型硅晶粒熔融;坩祸采用电热合金加热器进行加热，合金成分为Cr-Al-Fe-Ni，电阻率1.45欧姆每平方毫米，密度7.1克每立方厘米。
[0028]步骤3:使用氩气对坩祸加压至120Kpa;氩气的流量为7.5slm(slm指每分钟标准升)O
[0029]步骤4:加压后的P型硅晶粒熔融液经过坩祸的喷嘴后生成硅球;坩祸的喷嘴直径为0.3-0.4毫米，生成的硅球的直径为0.9-1.1毫米。喷嘴的材质为超纯石英，S12 299.98%，Fe203〈2.0 X 10—，Cr<0.5 X 10—。
[0030]步骤5:硅球经过喷嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的软性铝板，由软性铝板承接硅球从而完成硅球的制备。自由落下塔的高度为11.5米。所述软性铝板为含铝量〉99.60%的1060纯铝板。
[0031]实施例3
[0032]一种球形硅太阳能电池的硅球制备方法，包括以下步骤:
[0033]步骤1:在坩祸里放入P型硅晶粒;所述坩祸为氮化硅表面涂层石英坩祸，所述P型硅晶粒为掺杂硼原子，密度为2.32-2.34克每立方厘米，熔点为1410°C的多晶硅晶粒。
[0034]步骤2:对坩祸加热至1450°C，使P型硅晶粒熔融;坩祸采用电热合金加热器进行加热，合金成分为Cr-Al-Fe-Ni，电阻率1.45欧姆每平方毫米，密度7.1克每立方厘米。
[0035]步骤3:使用氩气对坩祸加压至130Kpa;氩气的流量为10slm(slm指每分钟标准升)O
[0036]步骤4:加压后的P型硅晶粒熔融液经过坩祸的喷嘴后生成硅球;坩祸的喷嘴直径为0.3-0.4毫米，生成的硅球的直径为0.9-1.1毫米。喷嘴的材质为超纯石英，S12 299.98%，Fe203〈2.0 X 10—，Cr<0.5 X 10—。
[0037]步骤5:硅球经过喷嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的软性铝板，由软性铝板承接硅球从而完成硅球的制备。自由落下塔的高度为11.5米。所述软性铝板为含铝量〉99.60%的1060纯铝板。
[0038]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:球形硅太阳能电池所使用的硅球，是由熔融的硅原料直接滴下，在没有杂质成分下进行均质成核，产生直径0.9-1.1的多晶硅球，一般硅球下落速度为5.5-6.5m/s，到达底部时温度约为950-1050°C，由于硅在超过800°C具有弹性，所以到达底部的硅球不会破裂或变形，使用落下技术法的晶粒成长速率约lmm/s，比典型娃晶锭铸造速率2mm/min快约100倍且不会因为切割和研磨制程造成娃材料浪费，具有高效的材料利用率，生产效率高，可有效降低成本的优点。
[0039]以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种球形硅太阳能电池的硅球制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:在坩祸里放入P型硅晶粒； 步骤二:对坩祸加热至1420-1450 °C，使P型硅晶粒熔融； 步骤三:使用氩气对坩祸加压至110_130Kpa; 步骤四:加压后的P型硅晶粒熔融液经过坩祸的喷嘴后生成硅球； 步骤五:硅球经过喷嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的软性铝板，由软性铝板承接娃球从而完成娃球的制备。2.如权利要求1所述一种球形硅太阳能电池的硅球制备方法，其特征在于，所述坩祸的喷嘴直径为0.3-0.4毫米。3.如权利要求1所述一种球形硅太阳能电池的硅球制备方法，其特征在于，所述太阳能电池的硅球直径为0.9-1.1毫米。4.如权利要求1所述一种球形硅太阳能电池的硅球制备方法，其特征在于，所述自由落下塔的高度为11.5米。5.如权利要求1所述一种球形娃太阳能电池的娃球制备方法，其特征在于，所述步骤一中所述坩祸为氮化硅表面涂层石英坩祸，所述P型硅晶粒为掺杂硼原子，密度2.32-2.34克每立方厘米，熔点1410 °C的多晶硅晶粒。6.如权利要求1所述一种球形娃太阳能电池的娃球制备方法，其特征在于，所述步骤二中所述坩祸采用电热合金加热器进行加热，合金成分为Cr-Al-Fe-Ni，电阻率1.45欧姆每平方毫米，密度7.1克每立方厘米。7.如权利要求1所述一种球形娃太阳能电池的娃球制备方法，其特征在于，所述步骤三中所述氩气的流量为4.5-lOslm。8.如权利要求1所述一种球形硅太阳能电池的硅球制备方法，其特征在于，所述步骤四中喷嘴的材质为超纯石英，S12 > 99.98%，Fe203〈2.0X 10—4%，Cr〈0.5X 10—4%。9.如权利要求1所述一种球形娃太阳能电池的娃球制备方法，其特征在于，所述步骤六中所述软性铝板为含铝量>99.60%的1060纯铝板。
【专利摘要】本发明公开了一种球形硅太阳能电池的硅球制备方法，包括以下步骤:步骤一：在坩埚里放入P型硅晶粒；步骤二：对坩埚加热至1420-1450℃，使P型硅晶粒熔融；步骤三：使用氩气对坩埚加压至110-130Kpa；步骤四：加压后的P型硅晶粒熔融液经过坩埚的喷嘴后生成硅球；步骤五：硅球经过喷嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的软性铝板，由软性铝板承接硅球从而完成硅球的制备。本发明的有益效果是球形硅太阳能电池所使用的硅球，是由熔融的硅原料直接滴下，在没有杂质成分下进行均质成核，产生直径0.9-1.1毫米的多晶硅球。此技术不会因为切割和研磨制程造成硅材料浪费，具有高效的材料利用率，可有效降低成本。
【IPC分类】C01B33/02, H01L31/18
【公开号】CN105645413
【申请号】
【发明人】秦崇德, 方结彬, 石强, 黄玉平, 何达能, 陈刚
【申请人】广东爱康太阳能科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年4月6日