CN102336409A - 降低多晶硅金属杂质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池多晶硅的制备技术领域，特别是一种降低多晶硅金属杂质的方法，包括下列步骤：1)漂洗：将原生硅片先后浸入RCAI、RCAII溶液中漂洗；2)干燥；3)快速热处理：将干燥后硅片置于快速热处理炉中在氮气氛围下进行快速热处理；4)吸杂：将上述硅片置于扩散炉子进行单面扩磷，将扩磷后的硅片在真空镀膜机中对未扩磷面蒸镀铝，然后在氮气氛围下进行磷铝共吸杂处理；清洗：将上述硅片先后经HCl溶液、HF酸与HNO3混酸溶液中浸泡；干燥。本发明的有益效果是：将经过本发明方法处理过的硅片经PECVD钝化处理后，利用μ-PCD法进行少子寿命测试，结果发现少子寿命得到明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池多晶硅的制备技术领域，特别是一种降低多晶硅金属杂质的方法。
背景技术
70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮。晶硅太阳能电池因为可靠性高、寿命长、能承受各种环境变化等优点，成为太阳电池的主要品种在光伏市场居统治地位。铸锭多晶硅具有制造工艺简单、成本低廉、生产效率高等优点，目前，已逐渐取代直拉单晶硅成为晶硅太阳能电池的主要生产原料，但与直拉单晶硅相比铸锭多晶硅晶粒较小、微观结构复杂、存在大量的微观缺陷和杂质，导致多晶硅太阳能电池效率低于单晶63硅。多晶硅中杂质种类较多，但过渡金属杂质浓度相对较高且在晶体中能引入深能级成为少子寿命强复合中心，对晶体质量的影响尤为明显。铁作为最普通的过渡金属，在1000℃条件下铁在硅中溶解度高达1015cm-3，扩散系数高达10-6cm2/s，硅锭生产过程中的温度在1420℃左右，所以铁元素很容易进入硅晶体，影响晶体质量，Reiss等人研究表明：如果直拉单晶硅太阳能电池材料中含有约5×1011cm-3的Fe杂质，那么所制作太阳能电池的转换效率将降低3％-4％。铁在多晶硅中主要以Fe-B复合体和沉淀铁的形式存在，沉淀铁易在晶界、位错处偏聚沉积很难通过电池制造工艺中的P、Al吸杂去除。因而寻一种合适的方法去除沉淀态铁杂质有利于改善晶体质量，提高电池效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提高一种降低多晶硅金属杂质的方法，有效降低多晶硅中金属杂质浓度，改善晶体质量，提高少子寿命。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种降低多晶硅金属杂质的方法，包括下列步骤：
1)漂洗：将原生硅片先后浸入RCAI、RCAII溶液中漂洗；
2)干燥；
3)快速热处理：将干燥后硅片置于快速热处理炉中在氮气氛围下进行快速热处理；
4)吸杂：将上述硅片置于扩散炉子进行单面扩磷，将扩磷后的硅片在真空镀膜机中对未扩磷面蒸镀铝，然后在氮气氛围下进行磷铝共吸杂处理；
5)清洗：将上述硅片先后经HCl溶液、HF酸与HNO3混酸溶液中浸泡；
6)干燥。
具体地，步骤1中漂洗的溶液温度为70-80℃，漂洗时间为5min-10min，RCAI溶液配比为VNH3.H2O∶VH2O2∶VDI-water＝1∶1∶5，RCAII溶液配比为VHCl∶VH2O2∶VDI-water＝1∶1∶6。
具体地，步骤3中快速热处理的升温速度：50-100℃/s，保温时间：1-5min，降温速度：100-200℃/s。
具体地，步骤4中扩磷温度：800-1000℃，扩磷时间：30-100min，铝膜厚度：2-7μm，磷铝共吸杂温度：800-1100℃，吸杂时间2-6h。
具体地，步骤5中HCl溶液浓度：10％-20％(体积分数)，浸泡时间：5-20min，HF酸与HNO3混酸溶液配比：VHF∶VHNO3∶VDI-water＝(1-1.5)∶(2-4.5)∶(1.7-3.0)。
具体地，步骤2和6中的干燥方法为：将漂洗后的硅片置于去离子水中漂洗后用氮气吹干。
本发明的有益效果是：将经过本发明的方法处理过的硅片经PECVD钝化处理后，利用μ-PCD法进行少子寿命测试，结构发现少子寿命得到明显提高。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
电阻率为0.5-3.0ohm.cm，厚度为170-200μm的P型多晶硅硅片采用本发明方法处理：
第一步、漂洗：将原生硅片先后浸入RCAI、RCAII，RCAI溶液配比为VNH3.H2O∶VH2O2∶VDI-water＝1∶1∶5，RCAII溶液配比为VHCl∶VH2O2∶VDI-water＝1∶1∶6，溶液中漂洗，温度为80℃，时间为10min；
第二步、干燥：将漂洗后的硅片置于去离子水中漂洗后用氮气吹干；
第三步、快速热处理：将干燥后硅片置于快速热处理炉中在氮气氛围下进行快速热处理，升温速度：70℃/s，保温时间：3min，降温速度：200℃/s；
第四步、吸杂：将上述硅片置于扩散炉子进行单面扩磷扩磷温度为850℃，扩磷时间为40min，将扩磷后的硅片在真空镀膜机中对未扩磷面蒸镀铝，铝膜厚度为3μm，然后在氮气氛围下进行磷铝共吸杂处理，吸杂温度：900℃，吸杂时间3h；
第五步、清洗：将上述硅片置于体积分数为10％的HCl溶液中浸泡15min后用去离子水冲洗，然后将硅片置于体积比为：VHF∶VHNO3∶VID water＝1∶3∶1的混酸溶液中浸泡1min后用去离子水冲洗；
第六步、干燥：将上述硅片置于去离子水中漂洗后用氮气吹干；
第七步、测试：将上述硅片经PECVD钝化处理后，利用μ-PCD法进行少子寿命测试。
经本发明处理的P型多晶硅硅片，经PECVD钝化处理后测试其少子寿命，结果如表1所示。经本发明处理后多晶硅硅片的少子寿命为39.989μs。
采用电阻率为0.5-3.0ohm.cm，厚度为170-200μm的P型多晶晶硅硅片。将这种硅片经PECVD钝化处理后进行测试，结果如表1所示，其少子寿命为19.836μs。表明经本发明处理后少子寿命提高，晶体质量得到改善。
Claims (6)
1.一种降低多晶硅金属杂质的方法，其特征是：包括下列步骤：
1)漂洗：将原生硅片先后浸入RCAI、RCAII溶液中漂洗；
2)干燥；
3)快速热处理：将干燥后硅片置于快速热处理炉中在氮气氛围下进行快速热处理；
4)吸杂：将上述硅片置于扩散炉子进行单面扩磷，将扩磷后的硅片在真空镀膜机中对未扩磷面蒸镀铝，然后在氮气氛围下进行磷铝共吸杂处理；
5)清洗：将上述硅片先后经HCl溶液、HF酸与HNO3混酸溶液中浸泡；
6)干燥。
2.根据权利要求1所述的降低多晶硅金属杂质的方法，其特征是：所述的步骤1中漂洗的溶液温度为70-80℃，漂洗时间为5min-10min，RCAI溶液配比为VNH3.H2O∶VH2O2∶VDI-water＝1∶1∶5，RCAII溶液配比为VHCl∶VH2O2∶VDI-water＝1∶1∶6。
3.根据权利要求1所述的降低多晶硅金属杂质的方法，其特征是：所述的步骤3中快速热处理的升温速度：50-100℃/s，保温时间：1-5min，降温速度：100-200℃/s。
4.根据权利要求1所述的降低多晶硅金属杂质的方法，其特征是：所述的步骤4中扩磷温度：800-1000℃，扩磷时间：30-100min，铝膜厚度：2-7μm，磷铝共吸杂温度：800-1100℃，吸杂时间2-6h。
5.根据权利要求1所述的降低多晶硅金属杂质的方法，其特征是：所述的步骤5中HCl溶液浓度：10％-20％(体积分数)，浸泡时间：5-20min，HF酸与HNO3混酸溶液配比：VHF∶VHNO3∶VDI-wate＝(1-1.5)∶(2-4.5)∶(1.7-3.0)。
6.根据权利要求1所述的降低多晶硅金属杂质的方法，其特征是：所述的步骤2和6中的干燥方法为：将漂洗后的硅片置于去离子水中漂洗后用氮气吹 干。
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