CN103205800B - 提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法 - Google Patents

提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103205800B
CN103205800B CN201210013750.3A CN201210013750A CN103205800B CN 103205800 B CN103205800 B CN 103205800B CN 201210013750 A CN201210013750 A CN 201210013750A CN 103205800 B CN103205800 B CN 103205800B
Authority
CN
China
Prior art keywords
casting
yield rate
silicon
acid
efficiency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210013750.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103205800A (zh
Inventor
武鹏
胡亚兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU XIEXIN SOFT CONTROL EQUIPMENT TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD
GCL JIANGSU SILICON MATERIAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Original Assignee
JIANGSU XIEXIN SOFT CONTROL EQUIPMENT TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD
GCL JIANGSU SILICON MATERIAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU XIEXIN SOFT CONTROL EQUIPMENT TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD, GCL JIANGSU SILICON MATERIAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd filed Critical JIANGSU XIEXIN SOFT CONTROL EQUIPMENT TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD
Priority to CN201210013750.3A priority Critical patent/CN103205800B/zh
Publication of CN103205800A publication Critical patent/CN103205800A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103205800B publication Critical patent/CN103205800B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开一种提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法，其特征在于，该方法包括通过化学和/或物理方法去除单晶硅籽晶表面的损伤层和应变层的步骤。本发明方法可减少高温过程中由籽晶中引入的缺陷密度，从而减少铸造单晶硅中的缺陷密度。本发明方法可以将现有的铸锭成品率提高约1个百分点以上，达到或超过现有铸造多晶硅的铸锭成品率。利用这些低缺陷密度的硅片制成的太阳能电池的光电转换效率也有明显的提升，有利于光伏产业大规模应用。

Description

提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法
技术领域
本发明属于太阳能光伏材料制备领域，具体涉及一种提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法
背景技术
目前，利用铸造法生产太阳能用单晶硅的方法受到了越来越多的关注。铸造单晶硅具有直拉单晶硅低缺陷高的优点，并且可以通过碱制绒的方法形成金字塔型的织构，提高对光的吸收，从而提高转化效率；同时，铸造单晶硅也具有铸造多晶硅生产成本低，产量高的优点。因此，铸造单晶硅继承了直拉单晶硅和铸造单晶硅的优点，克服了两个各有的缺点，成为降低太阳能电池生产成本的重要途径。但是，铸造单晶硅也存在铸锭成品率低，底部少子寿命偏低的缺点，同时硅片中缺陷密度(隐晶、位错等)偏高，使得漏电流较高，转换效率偏低，这成为制约铸造单晶硅大规模推广的瓶颈之一。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法，所述方法可以使铸造单晶硅的铸锭成品率提高1个百分点，并提高制成的太阳能电池片的光电转换效率0.2-0.5个百分点。
在单晶籽晶的切割制备工程中，会在籽晶的表面形成一定深度的损伤层和应变层，在铸造单晶硅制备过程中，熔化时坩埚底部的高温会使籽晶的损伤层和应变层中的应力释放，产生大量的缺陷进入籽晶内部。在这些籽晶的基础上长出的单晶硅中，缺陷密度很高，这些位错会降低硅锭的少子寿命，特别是硅锭的底部，高密度的位错使硅锭的少子寿命不合格区域明显增加。由此生产的太阳能电池片光电转换效率较低。
本发明通过下列技术方案解决上述问题：提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法，其特征在于，该方法包括通过化学和/或物理方法去除单晶硅籽晶表面的损伤层和应变层的步骤。去除单晶硅籽晶表面的损伤层和应变层的步骤能够减少高温过程中在由于应力释放在籽晶中引入大量位错，从而减少铸造单晶硅中的位错密度。
根据本发明的一个优选实施方式，所述化学和/或物理方法包括酸腐蚀、碱腐蚀，机械抛光或其组合。
根据本发明的一个优选实施方式，所述酸为氢氟酸和硝酸的混合溶液。根据本发明的一个更加优选实施方式，所述氢氟酸和硝酸的混合比为1∶3至1∶20，此处提到酸配比是按照氢氟酸浓度49％，硝酸浓度69％计算的。
根据本发明的一个优选实施方式，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
根据本发明，术语“机械抛光”意指使用抛光工具研磨晶体表面，例如磨去晶体表面一定的厚度，使晶体表面光滑平整；机械抛光通常和化学方法结合使用，例如，在机械抛光同时加入化学腐蚀试剂。
本发明方法通过去除了单晶籽晶表面的损伤层和应变层，大大降低铸造单晶硅中的缺陷密度，从而提高硅锭的少子寿命，减少底部少子寿命不合格区域，可以将现有的铸锭成品率提高约1个百分点以上，达到或超过现有铸造多晶硅的铸锭成品率。利用这些低缺陷密度的硅片制成的太阳能电池的光电转换效率能提升0.2-0.5个百分点。
附图说明
图1中(a)是未使用本发明的方法所生产的铸造单晶电池片的电致发光(EL)照片，(b)是实施例1所制成电池片的电致发光(EL)照片。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步描述，但本发明并不限于这些实施方式。
其中，XRD是通过检测X射线衍射峰的半高宽，可以得到晶格结构的完整性，半高宽越小，峰越尖锐，晶格结构越完整。光学显微镜观察前需对晶体进行腐蚀，通过目测观察晶体表面的腐蚀坑，缺陷部分的化学腐蚀速度明显快于晶格完整部分。
铸锭成品率是合格区域所占硅锭整体的比例；电池片转换效率是单位面积可转换的电能与入射太阳光能量的比例。
位错密度降低的证据以及检测方法如下：对于硅片，可通过光学显微镜直接观察腐蚀坑进行检测，腐蚀坑多说明其缺陷密度大；对于电池片，可通过电致发光(EL)对电池片进行检测，暗区部分即为位错缺陷区域，通常对暗区面积进行统计，暗区面积越大说明其缺陷密度大。
EL的测试原理：对太阳能电池/组件加载电压后，使之发光，再利用近红外相机摄取其发光影像，因电致发光亮度正比于少子扩散长度，缺陷处因具有较低的少子扩散长度而发出较弱的光，从而形成较暗的影像。
实施例1
将使用带锯截断后的单晶放入HF∶HNO3＝1∶3(体积比)的溶液中腐蚀5min，经过测量，硅块表面去除约140um，经过X射线衍射(XRD)(SHIMADZUXRD-7000S/L)测试，发现衍射峰的半高宽变小，显示硅块表面损伤层和应变层已基本去除。将腐蚀后的单晶作为籽晶制备铸造单晶硅。通过微波光电导衰减仪对铸造的硅锭进行检测，少子寿命合格区域增加了2.3cm，铸锭成品率与不去除损伤层的籽晶铸造单晶硅锭相比提高近2个百分点，将该铸造单晶硅片制成电池片后，测试其转换效率，比没有采用本发明方法处理过的铸造单晶硅片高约0.5个百分点，同时将该电池片进行电致荧光(EL)(BTLIS-R1型)测试，发现电池片的暗区面积，与未使用本发明的方法所生产的铸造单晶电池片相比，减少了60％。
实施例2
将使用线锯截断后的单晶放入HF∶HNO3＝1∶10(体积比)的溶液中腐蚀5min，经过测量，硅块表面去除约90um，使用光学显微镜(奥林巴斯，MX-50)观测硅块表面，可以看到表面损伤层和应变层已基本去除。将经过处理后的单晶作为籽晶制备铸造单晶硅。通过微波光电导衰减仪对铸造的硅锭进行检测，少子寿命的合格区域增加了2.5cm，铸锭成品率提高了2.3个百分点，将该铸造单晶硅片制成电池片后，测试其转换效率，比没有采用本发明方法处理过的铸造单晶硅片高约0.6个百分点，同时将电池片进行电致荧光(EL)测试，与未使用本发明的方法所生产的铸造单晶电池片相比，发现电池片的暗区面积减少了70％。
实施例3
将使用线锯截断后的单晶放入HF∶HNO3＝1∶20(体积比)的溶液中腐蚀5min，经过测量，硅块表面去除约70um，使用光学显微镜(奥林巴斯，MX-50)观测硅块表面，可以看到表面损伤层和应变层已基本去除。将经过处理后的单晶作为籽晶制备铸造单晶硅。通过微波光电导衰减仪对铸造的硅锭进行检测，少子寿命的合格区域增加了1.5cm，铸锭成品率提高了1个百分点，将该铸造单晶硅片制成电池片后，测试其转换效率，比没有采用本发明方法处理过的铸造单晶硅片高约0.3个百分点，同时将电池片进行电致荧光(EL)测试，与未使用本发明的方法所生产的铸造单晶电池片相比，发现电池片的暗区面积减少了50％。
实施例4
将使用线锯截断后的单晶放入30％的氢氧化钠溶液中腐蚀5min。经过测量，硅块表面去除约60um，使用光学显微镜(奥林巴斯，MX-50)观测硅块表面，可以看到表面损伤层和应变层已基本去除。将腐蚀后的单晶作为籽晶制备铸造单晶硅。通过微波光电导衰减仪对铸造的硅锭进行检测，少子寿命的合格区域增加了1.3cm，铸锭成品率提高近0.9个百分点，将该铸造单晶硅片制成电池片后，测试其转换效率，比没有采用本发明方法处理过的铸造单晶硅片高约0.25个百分点，同时将电池片进行电致荧光(EL)测试，与未使用本发明的方法所生产的铸造单晶电池片相比，发现电池片的暗区面积减少了45％。。
实施例5
使用线锯截断单晶，先使用抛光布抛光处理3min，再将硅块放入HF∶HNO3＝1∶10的溶液中腐蚀5min。经过测量，硅块表面去除约110um，经过化学腐蚀后，使用光学显微镜(奥林巴斯，MX-50)观测硅块表面，可以看到表面损伤层和应变层已基本去除。将腐蚀后的单晶作为籽晶制备铸造单晶硅。使用微波光电导衰减仪对铸造的硅锭进行检测，少子寿命的合格区域增加了2.7cm，铸锭成品率提高2.5个百分点，将该铸造单晶硅片制成电池片后，测试其转换效率，比没有采用本发明方法处理过的铸造单晶硅片高约0.7个百分点，同时将电池片进行电致荧光(EL)测试，与未使用本发明的方法所生产的铸造单晶电池片相比，发现电池片的暗区面积减少了75％。
实施例6
使用线锯截断单晶，先使用抛光布抛光处理10min。使用X射线衍射方法检测硅块表面，可以看到表面损伤层和应变层已基本去除。将处理后的单晶作为籽晶制备铸造单晶硅。使用微波光电导衰减仪对硅锭进行检测，少子寿命的合格区域增加了1cm，铸锭成品率提高0.6个百分点，将该铸造单晶硅片制成电池片后，测试其转换效率，比没有采用本发明方法处理过的铸造单晶硅片高约0.15个百分点，同时将电池片进行电致荧光(EL)测试，与未使用本发明的方法所生产的铸造单晶电池片相比，发现电池片的暗区面积减少了35％。

Claims (1)

1.提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法，其特征在于，该方法包括通过化学和/或物理方法去除单晶硅籽晶表面的损伤层和应变层的步骤；
所述化学和/或物理方法包括酸腐蚀或者酸腐蚀与机械抛光的组合；
所述酸为氢氟酸和硝酸的混合溶液；
将使用线锯截断后的单晶放入氢氟酸与硝酸的混合溶液中腐蚀5min，所述混合溶液中氢氟酸与硝酸的体积比为1:10；或者
使用线锯截断单晶，先使用抛光布抛光处理3min，再将硅块放入氢氟酸与硝酸的混合溶液中腐蚀5min，所述混合溶液中氢氟酸与硝酸的体积比为1:10。
CN201210013750.3A 2012-01-17 2012-01-17 提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法 Active CN103205800B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210013750.3A CN103205800B (zh) 2012-01-17 2012-01-17 提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210013750.3A CN103205800B (zh) 2012-01-17 2012-01-17 提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103205800A CN103205800A (zh) 2013-07-17
CN103205800B true CN103205800B (zh) 2016-04-27

Family

ID=48753201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210013750.3A Active CN103205800B (zh) 2012-01-17 2012-01-17 提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103205800B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103603055B (zh) * 2013-11-25 2016-03-23 英利能源（中国）有限公司 单晶硅片的抛光方法、太阳能电池片及其制作方法
CN105568364A (zh) * 2015-12-30 2016-05-11 佛山市业丰赛尔陶瓷科技有限公司 提高铸造单晶硅铸锭成品率和/或转换效率的方法
CN111323441B (zh) * 2020-02-24 2023-06-23 中国电子科技集团公司第十一研究所 碲锌镉晶片筛选方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101255597A (zh) * 2007-12-13 2008-09-03 西安理工大学 一种用曲面籽晶进行物理气相输运的晶体生长的方法
CN101555621A (zh) * 2009-05-18 2009-10-14 浙江大学 一种利用掺氮籽晶生长硅单晶的方法
JP2009263149A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Shin Etsu Chem Co Ltd 多結晶シリコンロッドの製造方法
EP2186929A1 (en) * 2007-09-07 2010-05-19 SUMCO Corporation Seed crystal for pulling silicon single crystal and method for manufacturing silicon single crystal by using the seed crystal
WO2010088046A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 Bp Corporation North America Inc. Seed layers and process of manufacturing seed layers
CN102220633A (zh) * 2011-07-15 2011-10-19 西安华晶电子技术股份有限公司 一种半导体级单晶硅生产工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2186929A1 (en) * 2007-09-07 2010-05-19 SUMCO Corporation Seed crystal for pulling silicon single crystal and method for manufacturing silicon single crystal by using the seed crystal
CN101255597A (zh) * 2007-12-13 2008-09-03 西安理工大学 一种用曲面籽晶进行物理气相输运的晶体生长的方法
JP2009263149A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Shin Etsu Chem Co Ltd 多結晶シリコンロッドの製造方法
WO2010088046A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 Bp Corporation North America Inc. Seed layers and process of manufacturing seed layers
CN101555621A (zh) * 2009-05-18 2009-10-14 浙江大学 一种利用掺氮籽晶生长硅单晶的方法
CN102220633A (zh) * 2011-07-15 2011-10-19 西安华晶电子技术股份有限公司 一种半导体级单晶硅生产工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN103205800A (zh) 2013-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104131352B (zh) 大尺寸钙钛矿结构甲胺碘铅晶体的制备方法
KR101613541B1 (ko) 단결정 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제 및 그 사용 방법
Chu et al. A simple and cost-effective approach for fabricating pyramids on crystalline silicon wafers
CN103367551B (zh) 一种晶体硅太阳能电池的扩散工艺
CN101540351B (zh) 一种在单晶硅太阳能电池表面上蚀刻绒面的方法
CN102064210B (zh) 具有同质结和异质结的硅基双结太阳电池及其制备方法
CN102168256B (zh) 利用MOCVD梯度掺杂技术生长ZnO：B薄膜及应用
CN103205800B (zh) 提高铸造单晶硅铸锭成品率和转换效率的方法
CN101800264A (zh) 一种晶体硅太阳能电池干法刻蚀制绒工艺
CN102270702A (zh) 一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺
CN109935645A (zh) 一种干法黑硅片的高效量产制备方法
CN106057981B (zh) 黑硅的制备方法
CN103117331A (zh) 一种n型异质结太阳电池及其制作方法
CN105568364A (zh) 提高铸造单晶硅铸锭成品率和/或转换效率的方法
CN102515555A (zh) 一种石英坩埚表面处理方法
CN105977333B (zh) 光伏电池组件及光伏发电系统
Wang Technology, Manufacturing and Grid Connection of Photovoltaic Solar Cells
CN102701211A (zh) 一种从晶砖倒角机产生的废料中回收硅料的方法
CN115360262A (zh) 一种晶硅太阳能电池制绒工艺
CN202111140U (zh) 具有同质结和异质结的硅基双结太阳电池
CN103094423B (zh) 一种p型异质结太阳电池及其制作方法
CN103165753B (zh) 一种准单晶硅太阳能电池的制备方法
Raji et al. Novel chemical texturizing process in Boron–doped As-cut multi-crystalline silicon wafer for increasing the optical properties
TW201503392A (zh) 異質接面薄膜磊晶矽太陽能電池之結構及其製備方法
CN202913085U (zh) 铸造装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant