一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术的制作方法

本专利涉及太阳能电池多晶硅铸锭领域，特别是一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术。

背景技术：

现下生产工艺生产的硅锭，其电阻大多是为P型，绝大部分是掺入硼，但硼-氧复合体会造成电池效率的明显光衰减，尤其是在初始光致衰减阶段，光伏组件的输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降，其主要原因就是P型（掺硼）晶体硅片中的硼氧复合体降低了少子寿命，而掺镓的P型多晶硅锭又存在电阻率范围过宽而成品率不高等缺点。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明公开了一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是:

一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其特征在于，包括以下具体步骤：

A、准备脱模层：准备氮化硅粉料，搅拌均匀，预热铸锭坩埚，并将搅拌均匀的氮化硅粉料喷涂于铸锭坩埚的内壁上，随后再次加热铸锭坩埚，将铸锭坩埚内壁上的氮化硅粉料烧结，形成脱模层；

B、装料：将铸锭原料装填于铸锭坩埚内；

C、多晶硅锭炉吸尘：在铸锭过程中，多晶硅锭炉的炉膛内会吸附大量氧化物，使用吸尘器吸除炉膛内大部分氧化物；

D、投料：使用行车等输送设备将步骤B中装料好的铸锭坩埚放入多晶硅锭炉内；

E、加热、熔炼：启动多晶硅锭炉，对铸锭坩埚进行加热，将铸锭坩埚内铸锭原料融化，形成硅溶液，炉内主控制温度控制在温度n1，所述n1为1530℃~1560℃；

F、长晶准备：硅料完全融化，保温10~30分钟；

G、长晶：以预算的长晶高度为H，实际长晶为h1，长晶阶段分为三阶：

1、第一长晶阶段：0＜h1＜0.6*H，启动多晶硅锭炉内部的DS冷却快，对铸锭坩埚进行冷却，进行长晶，硅溶液温度控制在温度n2；

2、第二长晶阶段：h1=0.60*H~0.63*H，通过设置于多晶硅锭炉上的真空补料系统，向铸锭坩埚内补送掺杂剂，调节电阻率，进行一次电阻优化，此时硅溶液温度控制在温度n3；

3、第三长晶阶段：h1=0.80*H~0.83*H，通过设置于多晶硅锭炉上的真空补料系统，向铸锭坩埚内补送掺杂剂，调节电阻率，进行二次电阻优化，直至长晶完成，硅溶液温度控制在温度n4；

H、出炉：关闭多晶硅锭炉，等多晶硅锭炉内部温度降低，随后泄压，最后用行车等输送设备将铸锭坩埚取出，铸锭出炉。

上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，所述铸锭原料内含有P型镓单质体，所述P型镓单质体与铸锭原料的重量比为0.01~0.1：1（g/Kg）。

上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，所述n2为1410℃~1417℃，所述n3为1404℃~1412℃，所述n4为1400℃~1406℃。

上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，所述真空补料系统包括抽真空设备、加料腔、石英导流管和控制阀，所述抽真空设备、石英导流管均与加料腔联通，抽真空设备连接于加料腔上端，石英导流管连接于加料腔下端，控制阀设置于石英导流管上，控制石英导流管输送掺杂剂，石英导流管的下端插入多晶硅锭炉内，位于铸锭坩埚的上方。

上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，所述掺杂剂为掺磷母合金块，所述掺磷母合金硅块的电阻率为0.002Ω·m ~0.007Ω·cm。

上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，步骤A中的烧结温度为800℃~1100℃。

上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，所述在第二长晶阶段和第三长晶阶段中，每次添加的掺杂剂的量可以不同，每次添加掺杂剂与铸锭原料的重量比为0.1~1：1（g/Kg）。

本发明的有益效果为：

本发明的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，包括准备脱模层、装料、多晶硅锭炉除尘、投料、长晶准备、长晶和出炉等七个步骤，改进现有多晶铸锭炉，设置真空补料系统，通过投放掺杂剂，进行共掺杂，实现电阻率的快速调节优化，进而实现电阻均匀化，同时也避免了光衰减明显的缺点，而且，本发明的真空补料系统与炉内热场不发生干涉。

附图说明

图1本发明的电阻率曲线图。

图2不采用多阶段控制的掺镓电阻率曲线。

图3真空补料系统示意图。

具体实施方式

实施例一

一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其特征在于，包括以下具体步骤：

A、准备脱模层：准备氮化硅粉料，搅拌均匀，预热铸锭坩埚，并将搅拌均匀的氮化硅粉料喷涂于铸锭坩埚的内壁上，随后再次加热铸锭坩埚，将铸锭坩埚内壁上的氮化硅粉料烧结，形成脱模层；

B、装料：将铸锭原料装填于铸锭坩埚内；

C、多晶硅锭炉除尘：在铸锭过程中，多晶硅锭炉的炉膛内会吸附大量氧化物，使用吸尘器吸除炉膛内大部分氧化物；

D、投料：使用行车等输送设备将步骤B中装料好的铸锭坩埚放入多晶硅锭炉内；

E、加热、熔炼：启动多晶硅锭炉，对铸锭坩埚进行加热，将铸锭坩埚内铸锭原料融化，形成硅溶液，炉内主控温度控制在温度n1，所述n1为1540℃；

F、长晶准备：等固体硅原料完全融化，保温25分钟；

G、长晶：以预算的长晶高度为H，实际长晶为h1，长晶阶段分为三阶：

1、第一长晶阶段：0＜h1＜0.6*H，启动多晶硅锭炉内部的DS冷却快，对铸锭坩埚进行冷却，进行长晶，硅溶液温度控制在温度n2；

2、第二长晶阶段：h1=0.6H，通过设置于多晶硅锭炉上的真空补料系统，向铸锭坩埚内补送掺杂剂，调节电阻率，进行一次电阻优化，此时硅溶液温度控制在温度n3；

3、第三长晶阶段：h1=0.8*H，通过设置于多晶硅锭炉上的真空补料系统，向铸锭坩埚内补送掺杂剂，调节电阻率，进行二次电阻优化，直至长晶完成，硅溶液温度控制在温度n4；

H、出炉：关闭多晶硅锭炉，等多晶硅锭炉内部温度降低，随后泄压，最后用行车等输送设备将铸锭坩埚取出，铸锭出炉。

上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，所述铸锭原料内含有P型镓单质体，所述P型镓单质体与铸锭原料的重量比为0.0294：1（g/Kg），即镓为25g,铸锭原料为850KG。

上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，所述n2为1416℃，所述n3为1409℃，所述n4为1404℃。

上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，所述掺杂剂为掺磷母合金块，所述掺磷母合金块体的电阻率为0.005Ω·cm。

上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，步骤A中的烧结温度为1020℃。

上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，所述在第二长晶阶段和第三长晶阶段中，添加的掺杂剂的量分别为600g和330g；

实施例二

如图1所示，上述的一种多阶段电阻率控制高效多晶硅片技术，其中，所述真空补料系统包括抽真空设备1、加料腔2、石英导流管3和控制阀4，所述抽真空设备1、石英导流管3均与加料腔2联通，抽真空设备1连接于加料腔2上端，石英导流管3连接于加料腔2下端，控制阀4设置于石英导流管3上，控制石英导流管3输送掺杂剂，石英导流管3的下端插入多晶硅锭炉5内，位于铸锭坩埚6的上方。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。