一种超薄黑硅硅片的制作设备及方法与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种超薄黑硅硅片的制作设备及方法。

背景技术：

现有的硅片制备技术是从硅锭切割下来，且切割超薄硅片（低于100um）会造成很高的碎片率，因而寻找一种直接制备超薄硅片的方法可以大幅降低太阳能电池的成本。目前，直接生长硅片的方法是使用丝线垂直提拉得到，受垂直空间的限制，硅片生长到一定长度就需要切割下来，还需要重新挂丝开机，生产速率收到限制。

因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种超薄黑硅硅片的制作设备及方法，解决上述问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种超薄黑硅硅片的制作设备，其包括：超薄硅片制备模块和黑硅制备模块，

所述超薄硅片制备模块包括自动加料台、石墨坩埚、石英生长平台、降温罩、伺服电机、提拉丝和激光器，所述自动加料台设置于所述石墨坩埚的前上方，所述石墨坩埚的底部装有石墨加热器，所述石英生长平台设置在所述石墨坩埚的后方，并与所述石墨坩埚连接，所述石英生长平台的底部装有电阻丝加热器，所述降温罩设置在所述石英生长平台的正上方，所述激光器设置在所述降温罩的后上方，所述两根或多根提拉丝在所述伺服电机的带动下依次经过所述石墨坩埚的上方、所述石英生长平台和所述降温罩之间的空间以及激光器的下方，

所述黑硅制备模块包括真空腔、真空泵组、阳极板、阴极板、不锈钢管和进气管，所述真空腔的一侧连接所述真空泵组、另一侧连接进气管，所述进气管与所述真空腔的连接处罩设有不锈钢管，所述不锈钢管一部分在所述真空腔内，另一部分在真空腔外，所述不锈钢管在所述真空腔内的部分上设有多个进气孔，所述真空腔内设有多个所述阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板呈上下间隔设置，所述阴极板上设有多个用于放置硅片的槽。

作为本发明的一个优选的实施例，所述石墨坩埚的靠近所述自动加料台的内壁比所述石墨坩埚的靠近所述石英生长平台的内壁高0.5cm。

作为本发明的一个优选的实施例，所述两根提拉丝与所述石英生长平台的间距为10-20um。

作为本发明的一个优选的实施例，所述两根提拉丝的间距为156mm。

作为本发明的一个优选的实施例，所述降温罩与所述石英生长平台的间距1-5mm。

作为本发明的一个优选的实施例，所述降温罩内布置有多根铜管，所述铜管内通入高速空气。

作为本发明的一个优选的实施例，多个进气孔的直径为100um，相邻的进气孔之间的间距为0.5cm。

作为本发明的一个优选的实施例，所述进气管上设有质量流量计。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种超薄黑硅硅片的制作方法，包括：

（1）由自动加料台提供硅颗粒，再由石墨坩埚加热至1420℃，使硅颗粒熔融，形成硅液；

（2）所述硅液流向石英生长平台，并在所述石英生长平台上由表面张力形成一个弯液面，所述石英生长平台上方的降温罩通入高速气体给硅液表面降温，同时伺服电机控制提丝线拉动，控制拉动速度使得拉伸速度与热毛细驱动作用下硅液的移动保持一致，拉出所述石英生长平台进而形成超薄硅片；

（3）当所述超薄硅片生长到156mm之后，激光器将超薄硅片切割下来；

（4）所述超薄硅片进入空间堆叠式的PECVD进行RIE制绒，形成超薄黑硅硅片。

作为本发明的一个优选的实施例，所述步骤（2）中所述超薄硅片的厚度为50-100um。

与现有技术相比，本发明中一种超薄黑硅硅片的制作设备及方法，可快速的直接制备得到黑硅硅片，而且碎片率低、制作太阳能电池的成本低，无需重新挂丝开机，生产速率高。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明中的一种超薄黑硅硅片的制作设备及方法的超薄硅片制备模块的系统结构示意图；

图2为本发明中的超薄黑硅硅片的制作设备及方法的黑硅制备模块的系统结构示意图。

其中：1为自动加料台、2为石墨坩埚、21为石墨加热器、3为石英生长平台、31为电阻丝加热器、4为降温罩、5为伺服电机、6为提拉丝、7为丝线卷、8为激光器、9为真空腔、10为真空泵组、11为阴极板、12为阳极板、13为不锈钢管、14为进气管、15为质量流量计。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明所述的一种超薄黑硅硅片的制作设备，包括：超薄硅片制备模块和黑硅制备模块。为了便于理解，现结合实施例介绍：

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

请参阅图1，图1为本发明中的一种超薄黑硅硅片的制作设备及方法的超薄硅片制备模块的系统结构示意图。如图1所示，所述超薄硅片制备模块包括自动加料台1、石墨坩埚2、石英生长平台3、降温罩4、伺服电机5、提拉丝6和激光器8，所述自动加料台1设置于所述石墨坩埚2的前上方，所述石墨坩埚2的底部装有螺旋的石墨加热器21，所述石英生长平台3设置在所述石墨坩埚2的后方，并与所述石墨坩埚2连接，所述石墨坩埚2的靠近所述自动加料台1的内壁比所述石墨坩埚2的靠近所述石英生长平台3的内壁高0.5cm，所述石英生长平台3的底部装有电阻丝加热器，所述降温罩4设置在所述石英生长平台3的正上方，所述降温罩4与所述石英生长平台3的间距1-5mm，所述降温罩4内布置有多根铜管（未图示），所述铜管内通入高速空气，铜管内可通入高速空气对石英生长平台3上的硅液降温，所述激光器8设置在所述降温罩4的后上方，所述两根或多根提拉丝6在所述伺服电机5的带动下从丝线卷7依次经过所述石墨坩埚2的上方、所述石英生长平台3和所述降温罩4之间的空间以及激光器8的下方，其中，所述两根提拉丝6的间距为156mm，所述两根提拉丝6与所述石英生长平台3的间距为10-20um。

请参阅图2，图2为本发明中的超薄黑硅硅片的制作设备及方法的黑硅制备模块的系统结构示意图。如图2所示，所述黑硅制备模块包括真空腔9、真空泵组10、阳极板12、阴极板11、不锈钢管13和进气管14，所述真空腔9的一侧连接所述真空泵组10、另一侧连接进气管14，所述进气管14上设有质量流量计15，所述进气管14与所述真空腔9的连接处罩设有不锈钢管13，所述不锈钢管13一部分在所述真空腔9内，另一部分在真空腔9外，所述不锈钢管13在所述真空腔9内的部分上设有多个进气孔，多个进气孔的直径为100um，相邻的进气孔之间的间距为0.5cm，气体从进气孔进入真空腔9的气体为水平的进入，通入的气体为氯气，氧气和六氟化硫。所述真空腔9内设有多个所述阳极板12和阴极板11，所述阳极板12和阴极板11呈上下间隔设置，所述阴极板11上设有多个用于放置硅片的槽（未图示），数量和尺寸为5*6个156*156mm的槽。

上述制作设备的使用方法为：

（1）由自动加料台1提供硅颗粒，再由石墨坩埚2加热至1420℃，使硅颗粒熔融，形成硅液；

（2）石英生长平台3水台略低于石墨坩埚2，所述硅液流向石英生长平台3，通过自动加料台1控制硅颗粒的量，保证硅液在石英生长平台3上由表面张力形成一个弯液面而不会溢出，所述石英生长平台3上方的降温罩通入高速气体给硅液表面降温，同时伺服电机5控制提丝线6拉动，控制拉动速度使得拉伸速度与热毛细驱动作用下硅液的移动保持一致，硅片将持续的生长，然后依靠提丝线6拉出所述石英生长平台3进而形成超薄硅片，所述超薄硅片的厚度为50-100um，同时自动加料台1自动加料，保证硅液液面保持不变；

（3）当所述超薄硅片生长到156mm之后，激光器将超薄硅片切割下来；

（4）所述切割下来的超薄硅片进入空间堆叠式的PECVD进行RIE制绒，形成超薄黑硅硅片。

下面结合一种超薄黑硅硅片的制作设备及方法介绍一个能够充分体现本发明内容的实施例：

实施例一

加入硅颗粒，控制石墨坩埚2温度1420度，直到弯液面形成，而不会溢出石英生长平台3，伺服电机5控制拉动速度大约为20cm/min，同时降温罩4通入0.8Mpa的压缩空气，等硅片生长到156mm之后，沿着提拉丝6的丝线将硅片用激光切割下来，之后丝线将继续拉动，直到下一个硅片生长出来，激光继续切割，如此往复。最后，硅片进入PECVD进行RIE制绒。最后形成超薄黑硅硅片。

需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。