专利名称：硅片和其制造方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于生产太阳能电池的硅片和其制造方法及装置。
背景技术：
目前的太阳能电池大多数是用晶体硅片制造，而现在主要的硅片的制造方法是对成型后 的块状硅锭或单晶硅柱进行机械切割的方式来制造的，这种方法有两个主要的缺点， 一个是 这种切割方式的硅材料消耗太大，会损失切割过程中产生的硅粉末， 一般硅材料的利用率只 有百分之五十左右；另一个缺点是切割法的硅片由于技术限制不能割的很薄， 一般只能达到 200微米左右，而实际的太阳能电池所需要的硅片厚度只需要50微米左右，这样厚的硅片会 造成太阳能电池的硅的利用率很低。这两个缺点都会降低制造太阳能电池的硅的利用率，而 用于制造太阳能电池的高纯硅的成本非常高，硅片是太阳能电池的最大成本的部分，因此低 的硅的利用率是目前硅片制造的太阳能电池价格高的主要原因，从而影响了太阳能电池的普 及。
发明内容
为了解决制造太阳能电池的硅片的硅材料利用率低的问题，以达到降低硅片太阳能电池 成本的目的，本发明提供一种新型的硅片和其制造方法及装置，可以提高制造太阳能电池硅 片时高纯度硅的利用率。
为了解决上述目的的技术问题，本发明的技术方案是用低纯度的硅底板和高纯度硅层构 成硅片，通过让熔融状态的高纯度硅的硅原子结晶凝固在低纯度硅底板上形成硅片的高纯度 硅层，其具体通过以下方法来实现:把低纯度的硅底板的温度控制在低于硅熔点1415摄氏度，
这里的硅底板的硅纯度一般在80%到99.99%的范围，将硅底板的其中一面与烙融的高纯度的 硅熔液接触，这里的高纯度硅的纯度一般在99.99%以上，由于硅底板的温度低于硅熔点，高 纯度的硅原子就会在硅底板上结晶凝固，最终会在硅底板上形成一层高纯度的硅层，高纯度 硅层的厚度范围可以从1微米到400微米。硅底板和高纯度硅层作为整体就构成了制造太阳 能电池的硅片，其中高纯度硅层是作为制造太阳能电池的光电有效材料，高纯度硅层下面的 硅底板的作用是用来作为高纯度硅结晶凝固的衬底和电池的导体，另外高纯度硅层的厚度比 较薄，机械强度比较差，而硅底板的厚度范围可以在50微米到3毫米，可以起到加固承载的 作用。本发明的硅片另一个技术方案是在硅底板和高纯度硅层之间再加入一层过渡层硅，其实 现方法如下在硅底板上先凝固一层过渡层硅，过渡硅层的硅的纯度范围可以在99.9%到
99.999%，过渡层硅的厚度范围可以从10纳米到100微米，其实现方法和前面类似，就是将 低于硅熔点1415摄氏度的硅底板的一面与过渡硅层的硅熔液接触,在硅底板上形成一层过渡 层硅后，再用前面的方法在硅过渡层上结晶凝固一层高纯度硅层。其中高纯度硅层是制造太 阳能电池的光电有效材料，过渡层硅的作用是可以阻挡硅底板中的杂质扩散到高纯度硅层中， 从而防止降低太阳能电池的效率。
本发明硅片的第三个技术方案是在硅底板和高纯度硅层之间加入一层金属薄膜，其实现 方法如下在硅底板上预先镀一层金属薄膜，金属可以是熔点较高反光率较好的金属，如镍 等，金属薄膜的厚度范围可以在IO纳米到IO微米，再将低于硅熔点1415摄氏度的硅底板上 的金属薄膜面与高纯度硅熔液接触，在金属薄膜上结晶凝固高纯度硅层。其中高纯度硅层是 制造太阳能电池的光电有效材料，金属薄膜层是起反光的作用，它可以将穿透过的高纯度硅 层的太阳光反射回去，实现太阳光的再利用，这样可以用较薄高纯硅层实现较高的太阳能电 池的效率。
为了制造本发明的硅片，本发明还提供了制造该硅片的六种装置的技术方案，下面分别 先对这六种技术方案进行一些简要的说明，详细的说明将在具体的实施方式中再进行叙述。
本发明制造装置的第一种技术方案是一种甩脱式硅片制造装置，主要是由坩埚、底盘和 转轴组成，坩埚上设有加热装置，底盘上设有温度控制装置，底盘是与转轴相连，可以随转 轴一同转动及升降。坩埚是用来熔化高纯度硅和作为硅熔液的容器，底盘是用来固定硅底板
并对其进行温控，转轴的作用是可以升降和转动底盘。其主要的工作过程将底盘控制在设
定的温度，然后让底盘吸住硅底板，与坩埚中的硅熔液接触进行结晶，高纯度硅层结晶完成 后，硅底板离丌硅熔液，转轴带动底盘使硅底板高速旋转，将吸附在高纯度硅层表面的残留 的硅熔液快速甩脱，这就完成了硅片的制造。这个技术方案的主要特征在于用高速旋转的方 式将硅残液从硅片上甩脱，所以被称为甩脱式硅片制造装置。
本发明制造装置的第二种技术方案是一种倾斜式硅片制造装置，主要是由坩埚和控温台 组成，坩埚上设有加热装置。坩埚的作用是作为硅熔液的容器，控温台用来固定硅底板并对
其进行温控。其主要的工作过程先将硅底板一面固定在控温台上，将硅底板的另一面盖在 坩埚口上，硅底板和坩埚口形成一个容器空间，往坩埚里注入高纯度的硅熔液，硅熔液会与 坩埚口上的硅底板接触，硅熔液的硅原子在硅底板上结晶成高纯度硅层，将硅底板与水平面处于倾斜状态，硅底板与竖直方向的夹角范围在-85度到85度，结晶完后用重力或压力将硅 熔液从硅底板上分离，由于硅底板与水平面处于倾斜状态，吸附在高纯度硅层表面的硅残液 会在重力作用下自行流走，然后将硅底板从坩埚口上分离，就可得到制造完成的硅底板。这 个技术方案的主要特征在于使硅片与水平面处于倾斜状态，以让硅残液从硅片上流走，所以 被称为倾斜式硅片制造装置。
本发明制造装置的第三种技术方案是一种连续式硅片制造装置，主要是由坩埚、转辊、 进片台、出片台和控温台组成，这是一种连续制造的方案，坩埚上设有加热装置，进片台和 控温台上设有温度控制装置。坩埚的作用是作为硅熔液的容器，转辊是用来运输硅底板，进
片台和控温台可以对硅底板的温度进行控制。其主要的工作过程将硅底板放置在进片台上
进行预热，然后由转辊将硅底板运输到坩埚口的上面，与坩埚内的高纯硅熔液接触进行结晶， 控温台同时对硅底板进行温度控制，高纯度硅层结晶完成后，转辊将制造完的硅片输运到出 片台上，这样就可连续地制造硅片，所以被称为连续式硅片制造装置。
本发明制造装置的第四种技术方案是一种模铸式硅片制造装置，主要是由模扳和控温台
组成，在模板上有一凹面，模板和温控台上都设有温度控制装置。其主要的工作过程把硅 底板固定在控温台上，然后将硅底板盖在模板上，模板的凹面与硅底板形成一个封闭空间， 接着将高纯度的硅熔液从进液口注满整个封闭空间，硅熔液的硅原子就会在硅底板上结晶成 高纯度硅层，高纯度硅层的厚度等于凹面的深度。结晶完成后把硅片从模板上脱模就可得到 制造完的硅片，所以被称为模铸式硅片制造装置。
本发明制造装置的第五种技术方案是一种竖立式硅片制造装置，主要是由坩埚和控温板 组成，坩埚上设有加热装置。坩埚的作用是用来熔化高纯度硅和作为硅熔液的容器，控温板 用来固定硅底板并对其进行温控。其主要的工作过程先将温控板控制在设定的温度，把硅 底板固定在控温板的两个面上的，然后把控温板和硅底板竖立浸入钳埚中的硅熔液里，硅底 板同时与硅熔液接触进行结晶，高纯度硅层结晶完成后，将控温板和硅底板竖立上升离开硅 熔液，或者让硅熔液下降使竖立状态的硅底板离开硅熔液，吸附在高纯度硅层表面的硅残液 会在重力作用下自行流走，这就完成了硅片的制造。这个技术方案的主要特征在于硅片是处 于竖立状态从硅熔液中离开，以让硅残液从硅片上自行流走，所以被称为竖立式硅片制造装 置。本发明制造装置的第六种技术方案是一种滚涂式制造装置，主要是由滚涂辊、出液口、 转辊、进片台、出片台和控温台组成，这也是一种连续制造的方式，滚涂辊、进片台和控温 台上设有温度控制装置。出液口的作用是将硅熔液的流到滚涂辊上，滚涂辊的作用是将硅熔 液涂到硅底板上，转辊是用来运输硅底板，进片台和控温台可以对硅底板的温度进行控制。 其主要的工作过程将硅底板放置在进片台上进行预热，然后由转辊将硅底板运输到控温台 和滚涂辊之间，滚涂辊将出液口流出的高纯硅熔液滚涂在硅底板上，结晶成高纯度硅层，控 温台同时对硅底板进行温度控制，转辊将制造完的硅片输运到出片台上，这样就可连续地制 造硅片。这个技术方案的主要特征在于用滚涂的方式将硅熔液结晶到硅底板上，所以被称为 滚涂式硅片制造装置。
本发明硅片的优点是用价格低廉的低纯度硅作为硅片的底板，可以将高纯度硅层的厚度 降低到200微米以下，而且几乎可以全部利用高纯度硅的原料，大大减少昂贵的高纯度硅的 用量，降低了硅片的成本，从而降低了太阳能电池的成本。另外本发明由于采用熔融的硅原 子直接在底板上结晶的方法，结晶速度很快，工艺时间很短，硅底板中的杂质来不及扩散到 高纯度硅层的内部，因此本发明的硅片可以实现较高的太阳能电池效率。
本发明中的底板材料除了可选用低纯度的硅，还可以选择一些熔点较高，热膨胀系数与 硅接近的金属、陶瓷或石墨材料，例如碳化硅、不锈钢等。
本发明的硅片除了可以作为晶体硅太阳能电池的硅片，还可以作为制造薄膜硅太阳能电 池的过程中气相沉积硅薄膜的衬底。
图1是本发明的甩脱式硅片制造装置的技术方案侧视示意图。 图l中硅底板ll，底盘12，转轴13，坩埚14，硅熔液15。
图2是本发明的甩脱式硅片制造装置技术方案甩脱过程的侧视示意图。 图2中硅底板ll，底盘12，转轴13，坩埚14，硅熔液15，高纯度硅层16。
图3是本发明的倾斜式硅片制造装置的技术方案侧视示意图。 图3中坩埚21，硅熔液22，出液口23，进液口24，硅底板25，控温台26。
7图4是本发明的连续式硅片制造装置的一种技术方案侧视示意图。
图4中坩埚31，进液口 32,硅熔液33，转辊34，进片台35，出片台36，高纯度硅 层37，控温台38，硅底板39。
图5是本发明的连续式硅片制造装置的另一种技术方案侧视示意图。 图5中坩埚31，进液口 32，硅熔液33，转辊34，进片台35，出片台36，高纯度硅 层37，控温台38，硅底板39。
图6是本发明的模铸式硅片制造装置的技术方案侧视示意图。
图6中模板41、控温台42、进液口43、出液口44、凹面45、硅底板46，硅熔液47。
图7是本发明的模铸式硅片制造装置的硅片移开模板时的侧视示意图。
图7中模板41、控温台42、进液口43、出液口44、凹面45、硅底板46、高纯度硅层48。
图8是本发明的竖立式硅片制造装置的技术方案侧视示意图。 图8中柑埚51，控温板52，硅底板53，硅熔液54。
图9是本发明的滚涂式硅片制造装置的技术方案侧视示意图。
图9中滚涂辊61，出液口 62，硅熔液63，转辊64，进片台65，出片台66，高纯度 硅层67，控温台68，硅底板69。
图IO是本发明的硅片的第一个实施例的侧视示意图。 图10中硅底板71、高纯度硅层72。
图11是本发明的硅片的第二个实施例的侧视示意图。 图ll中硅底板81、高纯度硅层82、过渡硅层83。
图12是本发明的硅片的第三个实施例的侧视示意图。 图12中硅底板91、高纯度硅层92、镍薄膜层93。
具体实施例方式
下面将结合附图先对本发明的几种硅片制造装置的技术方案和硅片的制造过程进行详细 地说明，然后再对本发明硅片的实施例进行说明。
本发明的甩脱式硅片制造装置的技术方案如图1所示，该装置方案的主要部分由柑埚14、 底盘12和转轴13组成，底盘12与转轴13相连，底盘12可以随着转轴13转动及升降，柑 埚14上设有加热器，底盘12的背面设有温控装置，可以控制底盘的温度。加热器可以选用 高频感应型或电阻加热型，温控装置可以采用冷却器和加热器组合的装置，并且使用热电偶 或辐射温度计进行监控，这样可以可靠的控制硅底板的温度，适当的硅底板温度可以改善高 纯硅层的结晶状况，将有利于太阳能电池的效率。冷却器可以选用气体或液体作为散热媒质。 坩埚和底盘可以用陶瓷、金属、石墨等材料制成。上面的所有部分都安置在惰性气体环境中， 惰性气体可选用氩气、氦气等。图1中略去了传动装置和形成惰性气体环境的装置等其它辅 助设备。该装置制造硅片的过程如下
1) 首先将高纯度硅的原料放在坩埚14内，把坩埚14的温度加热到1420-1520摄氏度的 范围，通过辐射温度计对温度进行监控，升温的速度在每分钟10到50摄氏度，过快的升温 速度可能会导致坩埚局部热应力过大而破裂。
2) 把高纯硅原料熔化成硅熔液15后，把硅熔液15的温度控制在1410-1520摄氏度范围 内，并保持20分钟到40分钟，以稳定硅熔液的温度。
3) 将底盘12的温度控制在设定的温度，温度的范围在30到1200凝氏度，然后把硅底 板11吸在底盘12上，并保持30秒到5分钟，以保证硅底板ll温度均匀和稳定。
4) 将转轴13下降，使吸好的硅底板11伸入坩埚14与硅熔液15接触，由于硅底板的温 度低于硅熔点的温度，硅熔液15的硅原子在硅底板11表面结晶凝固成高纯度硅层，在结晶 过程中可以缓慢的转动转轴13带动硅底板11转动，以提高结晶的质量，旋转的速度范围在 每分钟1转到60转。高纯度硅层的厚度由结晶的时间决定。
5) 待高纯度硅层的厚度达到要求后，将转轴13上升，使高纯度硅层16离开硅熔液15， 如图2所示，离开硅熔液后高速旋转硅底板，由于坩埚的强大辐射热，吸附在高纯度硅层16 表面的残留的硅熔液不会立刻固化，高速旋转的硅底板可以将硅残液快速甩脱，旋转的速度 可以控制在每分钟300转到4000转，甩脱过程可以防止残留的硅熔液凝固造成硅片表面不平 整。
6) 甩脱高纯度硅层16表面的硅残液后，将转轴13继续上升至底盘离开坩埚口，将底盘 12上的硅底板11取下，这样就完成了硅片制造的过程。
9本发明的倾斜式硅片制造装置的技术方案如图3所示，该装置方案的主要部分由柑埚21、 出液口23、进液口24和控温台26组成，坩埚21上设有加热器，坩埚21和控温台26可以 用陶瓷、金属、石墨等材料制成，将控温台26与水平面处于倾斜状态，控温台26的平面与 竖直方向的夹角为0，夹角的范围可以在-85度到85度。该装置的加热器和温控装置与上面 的方案类似，这里不再复述。上面的所有部分也是都安置在惰性气体环境中，惰性气体可选 用氩气、氦气等。图3中也略去了传动装置和形成惰性气体环境的装置等其它辅助设备。该 装置制造硅片的过程如下
1) 将坩埚21的温度加热到1410-1520摄氏度范围内，通过辐射温度计对温度进行监控， 升温的速度在每分钟10到50摄氏度，过快的升温速度可能会导致坩埚局部热应力过大而破 裂。
2) 将控温台26的温度控制在设定的温度，温度范围在30到1200摄氏度，把硅底板25 固定在控温台26上，并保持30秒到5分钟，以保证硅底板温度均匀和稳定。
3) 将控温台26上的硅底板25盖在坩埚口上，坩埚21和硅底板25之间形成一个封闭的 空间。
4) 将高纯度的硅熔液22由进液口 24注入到坩埚21和硅底板25之间形成一个封闭的空 间内，多余的硅熔液可从出液口 23流出，高纯度硅熔液的温度控制在1410摄氏度到1520 度范围内。
5) 由于硅底板的温度低于硅熔点，注满的硅熔液22的原子就在硅底板'25表面结晶凝固 成高纯度硅层，高纯度硅层的厚度由结晶的时间决定。
6) 待高纯度硅层的厚度达到要求后，将坩埚内的硅熔液22由进液口 24放出，在硅熔液 排出过程中，吸附在高纯度硅层表面的硅残液会在重力作用下自行流下，可以防止残留的硅 熔液凝固造成硅片表面不平整。
7) 将温控台26从坩埚21 口上移开，把硅底板25从温控台上取下，就得到了制造完成 的硅片。
本发明的连续式硅片制造装置的一种技术方案如图4所示，它是一种连续生产的方案， 该装置方案的主要部分由坩埚31、进液口 32、转辊34、进片台35、出片台36和控温台38 组成，坩埚31上设有加热器，进片台35和控温台38上都设有温度控制装置，坩埚31、转 辊34、进片台35、出片台36和控温台38可以用陶瓷、金属、石墨等材料制成。该装置的加 热器和温控装置也与上面的方案类似，这単不再复述。上面的所有部分也是都安置在惰性气 体环境中，惰性气体可选用氩气、氦气等。图4中也略去了动力装置和形成惰性气体环境的
10装置等辅助设备。该装置制造硅片的过程如下
1) 将坩埚31的温度加热到1410-1520摄氏度范围内，通过辐射温度计对温度进行监控， 升温的速度在每分钟10到50摄氏度，过快的升温速度可能会导致坩埚局部热应力过大而破 裂。
2) 将高纯度的硅熔液33由进液口 32注满到坩埚内，高纯度硅熔液的温度控制在1410 摄氏度到1520度范围内，进液口32还可以起到调整坩埚内硅熔液的压力的作用，以更好地 控制结晶状况。
3) 将硅底板39放置在进片台35上，将进片台35的温度控制在设定温度，温度范围在 30到1200摄氏度，对硅底板39进行预热30秒到五分钟，以保证硅底板温度均匀和稳定。
4) 转动转辊34，进片台35旁边的转辊将硅底板39输运到坩埚31 口上，硅底板39的 一面与硅熔液33接触，硅底板39的另一面与控温台38接触，将控温台38控制在设定温度， 温度范围在30到1200摄氏度。
5) 由于硅底板39.的温度低于硅熔点，注满的硅熔液33的原子就在硅底板39表面结晶 凝固成高纯度硅层37，高纯度硅层37的厚度由结晶的时间决定。
6) 出片台36旁边的转辊34将结晶完的高纯度硅层37的硅片输运到出片台上36，这样 就可以连续地制造硅片。
本发明的连续式硅片制造装置的另一种技术方案如图5所示，它与上一种技术方案基本 类似，是将上一种技术方案转了 180度，该装置方案的主要部分由坩埚31、进液口 32、转辊 34、进片台35、出片台36和控温台38组成，该装置与上一种方案不同的地方就是将坩埚口 朝下，其它地方都与上一种方案类似，这里就不再复述。该装置制造硅片的过程如下
1) 将硅底板39放置在进片台35上，将进片台35的温度控制在设定温度，温度范围在 30到1200摄氏度，对硅底板39进行预热30秒到五分钟，以保证硅底板温度均匀和稳定。
2) 转动转辊34，进片台35旁边的转辊将硅底板39输运到坩埚31 口下，硅底板39的 一面与控温台38接触，将控温台38控制在设定温度，温度范围在30到1200摄氏度。
3) 将坩埚31的温度加热到1410-1520摄氏度范围内，通过辐射温度计对温度进行监控， 升温的速度在每分钟10到50摄氏度，过快的升温速度可能会导致坩埚局部热应力过大而破 裂。
4) 将高纯度的硅熔液33由进液口 32注满到坩埚31内，通过进液口 32可以控制硅熔液 的压力，以更好地控制结晶状况。
5) 由于硅底板39的温度低于硅熔点，注满的硅熔液33的原子就在;5±底板39表面结晶
凝固成高纯度硅层37，高纯度硅层37的厚度由结晶的时间决定。6)出片台36旁边的转辊34将结晶完高纯度硅层37的硅片输运到出片台上36，这样就 可以连续地制造硅片。
本发明的模铸式硅片制造装置的技术方案如图6所示，该装置方案的主要部分由模板41、 凹面45、进液口 43、出液口 44和控温台42构成，模板41和控温台42上都设有温度控制装 置，模板41上有一凹面45，模板41的底部设有进液口43和出液口44，模板和控温台可以 用陶瓷、金属、石墨等材料制成。该装置的温控装置与上面的方案类似，这里不再复述。上 面所有部分也是都安置在惰性气体环境中，惰性气体可选用氩气、氦气等。图6也中略去了 传动装置和形成惰性气体环境的装置等其它辅助设备。该装置制造硅片的过程如下
1) 将模板41的温度加热到1410-1520摄氏度范围内，通过辐射温度计对温度进行监控， 升温的速度在每分钟10到50摄氏度，过快的升温速度可能会导致模板局部热应力过大而破 裂。
2) 将控温台42的温度控制在设定的温度，温度范围在30到1200摄氏度，把硅底板46 固定在控温台42上，并保持30秒到5分钟，以保证硅底板温度均匀和稳定。
3) 移动控温台42把硅底板46盖在模板41的凹面45上，使凹面45与硅底板46之间形 成一个封闭的空间。
4) 将高纯度的硅熔液47从模板41底部的进液口 43注入，注满整个封闭空间，出液口 44的作用是在注满过程中可以排出封闭空间内的空气。
5) 由于硅底板的温度低于硅熔点，注满的硅熔液47的原子就在硅底板表面结晶凝固成 高纯度硅层，高纯度硅层48的厚度等于模板41的凹面45的深度。
6) 等结晶完成后，将硅底板46与模板41脱离就得到了制造完成的硅片，如图7所示。
本发明的竖立式硅片制造装置的技术方案如图8所示，该装置方案的主要部分由埘埚51、 和控温板52组成，坩埚51上设有加热器，坩埚和控温板可以用陶瓷、金属、石墨等材料制 成。控温板52的两个面可以固定硅底板53，并且处于竖立状态。该装置的加热器和温控装 置与上面的方案类似，这里不再复述。上面所有部分也是都安置在惰性气体环境中，惰性气 体可选用氩气、氦气等。图3中略去了传动装置和形成惰性气体环境的装置等其它辅助设备。 该装置制造硅片的过程如下
1) 将高纯度硅的原料放在坩埚51内，把坩埚51的温度加热到1420-1520摄氏度的 范围，通过辐射温度计对温度进行监控，升温的速度在每分钟10到50摄氏度，过快的升温 速度可能会导致坩埚局部热应力过大而破裂。
122) 把高纯硅原料熔化成硅熔液54后，把硅熔液54的温度控制在1410-1500摄氏度 范围内，并保持20分钟到40分钟，以稳定硅熔液的温度。
3) 将控温板52的温度控制在设定的温度，温度范围在30到1200摄氏度，把两块 硅底板53固定在控温的两个面上，并保持30秒到5分钟，以保证硅底板温度均匀和稳定。
4) 将控温板52和两块硅底板53竖立浸入坩埚中硅熔液54里，两块硅底板的表面 都与硅溶液接触，由于硅底板的温度低于硅熔点的温度，硅熔液54的硅原子在两块硅底板 53表面结晶凝固成高纯度硅层，高纯度硅层的厚度由结晶的时间决定。
5) 待高纯度硅层的厚度达到要求后，将控温板52和两块硅底板53竖立上升离开硅 熔液54,吸附在高纯度硅层表面的硅残液会在重力作用下自行流走，可以防止残留的硅熔液 凝固造成硅片表面不平整。
6) 将两块硅底板53从温控板52上取下，这就制造完成了的两块硅片。
本发明的滚涂式制造硅片装置的技术方案如图9所示，它也是一种连续生产的方案，该 装置方案的主要部分由滚涂辊61、出液口62、转辊64、进片台65、出片台66和控温台68 组成，滚涂辊61、进片台65和控温台68都设有温度控制装置，滚涂辊61、转辊64、进片 台65、出片台66和控温台68可以用陶瓷、金属、石墨等材料制成。该装置的温控装置也与 上面的方案类似，这里不再复述。上面所有部分也是都安置在惰性气体环境中，惰性气体可 选用氩气、氦气等。图9中也略去了动力装置和形成惰性气体环境的装置等其它辅助设备。 该装置制造硅片的过程如下
1) 硅底板69放置在进片台65上，将进片台65的温度控制在设定温度，温度范围在30 到1200摄氏度，对硅底板69进行预热30秒到五分钟，以保证硅底板温度均匀和稳定。
2) 转动转辊64，进片台65旁边的转辊将硅底板69输运到滚涂辊61下，将滚涂辊的温 度控制在设定温度，温度范围在1410到1520摄氏度。硅底板69的一面与控温台接触，将控 温台控制在设定温度，温度范围在30到1200摄氏度。
3) 将高纯度的硅熔液由出液口 62流到滚涂辊上，转动滚涂辊将其上表面的硅熔液滚涂 在硅底板69上，由于硅底板的温度低于硅熔点，硅熔液的原子就会在硅底板表面结晶凝固成 高纯度硅层37，高纯度硅层37的厚度由结晶的时间决定。
4) 出片台66旁边的转辊64将结晶完高纯度硅层67的硅片输运到出片台上66，这样就 可以连续地制造硅片。
下面结合附图对本发明的硅片的三个实施例进行说明。实施例1:该实施例的示意图如图10所示，该实施例是由硅底板71和高纯度硅层72构 成。硅底板71采用纯度为99%的低纯度硅的硅锭切割制成，硅底板的厚度为250微米。将 硅底板加热到800摄氏度，把硅底板71的一面与1420摄氏度的高纯度硅熔液接触，高纯度 硅熔液的硅原子在硅底板上结晶成高纯度硅层72，高纯度硅层72的厚度为80微米。高纯度 硅熔液的纯度为99.9999%,在高纯度的硅熔液中掺适当浓度的硼，把高纯度硅的电阻率调整 到5欧姆 厘米。硅底板71和高纯度硅层72就构成了本实施例的硅片。
实施例2:该实施例的示意图如图11所示，该实施例是由硅底板81、高纯度硅层82和 过渡硅层83构成。硅底板81采用纯度为98%的低纯度硅的硅锭切割制成，硅底板的厚度为 200微米。将硅底板加热到300摄氏度，把硅底板81的一面与1420摄氏度的过渡硅熔液接 触，过渡硅熔液的纯度为99.9%，过渡硅熔液的硅原子在硅底板上结晶成过渡硅层83,过渡 硅层83的厚度为20微米。接着把硅底板加热到800摄氏度，将硅底板81上的过渡硅层83 与1420摄氏度的高纯度硅熔液接触，高纯度硅熔液的硅原子在过渡硅层83上结晶成高纯度 硅层82，高纯度硅层82的厚度为60微米。高纯度硅熔液的纯度为99.9999%，在高纯度的 硅熔液中掺适当浓度的硼，把高纯度硅的电阻率调整到5欧姆*厘米。硅底板81、过渡硅层 83和高纯度硅层82就构成了本实施例的硅片。
实施例3:该实施例的示意图如图12所示，该实施例是由硅底板91、高纯度硅层92禾tT 镍薄膜层93构成。硅底板91采用纯度为98%的低纯度硅的硅锭切割制成，硅底板的厚度为 200微米。在硅底板91的表面用溅射或电镀的方法镀一层镍薄膜，镍薄膜的厚度为100纳米。 接着把硅底板加热到600摄氏度，将硅底板91上的镍薄膜层93与1420摄氏度的高纯度硅熔 液接触，高纯度硅熔液的硅原子在镍薄膜层93上结晶成高纯度硅层92，高纯度硅层92的厚 度为25微米。高纯度硅熔液的纯度为99.9999%，在高纯度的硅熔液中掺适当浓度的硼，把 高纯度硅的电阻率调整到5欧姆 厘米。硅底板91、镍薄膜层93和高纯度硅层92就构成了 本实施例的硅片。
以上三个实施例分别对应本发明硅片的三个技术方案，这三个实施例都可以采用前面说 明的制造装置方案在硅底板上结晶形成高纯度硅层或过渡硅层，其具体过程如前面所述。
这里所披露的实施技术方案和实施例在所有地方都是示意性的而不是限制性的。上面的
描述不能限制本发明的范围，本发明的范围由本专利的权力要求的范围所限定，并且示意图
包括与本专利权要求范围等同的意义和范围内的所有变化。
1权利要求
1、一种硅片，其特征在于由低纯度硅底板和高纯度硅层构成，是让熔融状态的高纯度硅在低纯度硅底板上结晶凝固成硅片的高纯度硅层。
2、 根据权利要求1所述的一种硅片，其特征在于是由熔融状态的高纯度硅在低纯度硅 底板上结晶凝固成硅片的高纯度硅层。
3、 根据权利要求1所述的一种硅片，其特征在于:低纯度硅的纯度范围在60%到99.99%。
4、 根据权利要求1所述的一种硅片，其特征在于高纯度硅的纯度范围在99.99%以上。
5、 根据权利要求1所述的一种硅片，其特征在于在低纯度硅底板和高纯度硅层之间附加一层过渡硅层，过渡硅层的硅纯度范围在99.9%到99.9999%。
6、 根据权利要求l所述的一种硅片，其特征在于在低纯度硅底板和高纯度硅层之间附 加一层金属薄膜层。
7、 根据权利要求l所述的一种硅片，其特征在于低纯度硅底板的硅材料可以由金属、陶瓷或石墨替代。
8、 一种甩脱式硅片制造方法及装置，其特征在于转轴带动硅底板旋转。
9、 一种倾斜式硅片制造方法及装置，其特征在于硅底板与水平面处于倾斜状态，以使 硅残液从结晶完的硅片上自行流走。
10、 一种连续式硅片制造方法及装置，其特征在于硅底板与坩埚口的硅熔液接触。
11、 根据权利要求10的一种连续式硅片制造方法及装置，其特征在于在坩埚口的 旁边设有输运硅底板的转辊。
12、 根据权利要求10的一种连续式硅片制造方法及装置，其特征在于在坩埚上设 有控制硅熔液压力的进液口 。
13、 根据权利要求10的一种连续式硅片制造方法及装置，其特征在于在坩埚旁的 进片台上设有预热装置。
14、 一种模铸式硅片制造方法及装置，其特征在于模板的凹面与瓧底板形成一个封 闭空间，封闭空间内的硅熔液结晶成高纯度硅层。
15、 一种竖立式硅片制造方法及装置，其特征在于将硅底板和控温板都浸入硅熔液 里进行结晶。
16、 根据权利要求15的一种竖立式硅片制造方法及装置，其特征在于硅底板和控 温板在处十竖立的状态离开硅熔液。
17、 一种滚涂式硅片制造方法及装置，其特征在于由滚涂辊将硅熔液滚涂在硅底板上。
18、 根据权利要求18的一种滚涂式硅片制造方法及装置，其特征在于在滚涂辊的旁边设有输运硅底板的转辊。
19、 根据权利要求18的一种滚涂式硅片制造方法及装置，其特征在于在滚涂辊旁设有控制硅底板温度的控温台。
全文摘要
本发明公开一种用于制造太阳能电池的硅片和其制造方法及装置，该硅片是由低纯度硅底板和高纯度硅层构成，高纯度硅层是用熔融状态的高纯度硅的硅原子在低纯度硅底板上结晶凝固而成，可以大大提高硅片的高纯度硅的利用率。并提供了六种硅片的制造方法及装置，分别是甩脱式硅片制造方法及装置，倾斜式硅片制造方法及装置，连续式硅片制造方法及装置，模铸式硅片制造方法及装置，竖立式硅片制造方法及装置和滚涂式硅片制造方法和装置。
文档编号H01L21/208GK101477949SQ200810032278
公开日2009年7月8日 申请日期2008年1月4日 优先权日2008年1月4日
发明者科 陈 申请人:科 陈