CN106283181A - 一种高光电转换效率的多晶硅板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高光电转换效率的多晶硅板及其制备方法，涉及多晶硅板太阳能电池技术领域，所述具有高光电转换效率的多晶硅板，包括多晶硅片，电池片，及附着在电池片背面的反射膜，本发明的具有高光电转换效率的多晶硅板，通过掺杂改善了多晶硅的电阻率分布，提高了铸锭收率，通过冶金法制备多晶硅，淬火处理后，减少了硅晶体的缺陷密度和杂质缺陷提高了硅的整体质量，提高了太阳能硅板的光电转换效率，降低了生产成本，且生产工艺简单，适用于大规模工业化生产和使用。

Description

一种高光电转换效率的多晶硅板及其制备方法
技术领域
本发明涉及多晶硅板太阳能电池技术领域，具体涉及一种高光电转换效率的多晶硅板及其制备方法。
背景技术
当前全球能源问题、环境问题日益严峻。各国都有不同的政策支持发展再生能源以及环保。众所周知，地球上的能源都来自太阳，太阳能是一种洁净的可持续发展的能源，所以就有了利用太阳能发电，以及硅太阳电池的问世。其中硅太阳电池的主要作用部件就是硅片，硅片的材料可分为多晶硅和单晶硅。由于多晶硅片与单晶硅片相比，在电池组件封装、耗能、提高效率、降低成本方面更有优势，因而研究多晶硅片以及提高多晶硅太阳能电池的转换效率一直是从事太阳能电池工作的科学家和工程师努力追求的目标。
提高太阳能电池转换效率两个重要的方面:改善太阳能电池本身的特性和提高太阳能电池接收的光能。可以在太阳能电池底部通过具有反射光线能力的薄膜对光线进行有效的反射，这样，在同样光线照射的多晶硅板面上，附有反射片的面板可以具有更多的光线，从而提高了多晶硅板的光电转化效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高光电转换效率的多晶硅板，使得面板可以接收更多的光线，提高了面板的发电效率。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
一种具有高光电转换效率的多晶硅板，包括多晶硅片，电池片，及附着在电池片背面的反射膜，其中多晶硅片由以下重量份的物质组成：镓5×10-8～15×10-8份、硼3×10-8～8×10-8份、氮1×10-9～3×10-9份，其余为硅。
优选的，所述反射膜的厚度为50～100μm。
一种高光电转换效率的多晶硅板的制备方法，包括以下步骤：
(1)在坩埚内壁上涂敷氮化硅涂层，
(2)在坩埚内装入冶金法多晶硅料、化学法多晶硅料、镓掺杂剂，形成混合物；
(3)将装有混合物的坩埚放入铸锭炉中，抽真空，加热，使混合物逐渐融化，当完全熔融后，向坩埚中加入粒径为30～50nm的多晶硅颗粒，调节铸锭炉中热电偶的温度，使熔硅形成竖直向上的温度梯度，得到多晶硅片，然后将其清洗干净；
(4)将淬火液升温至200～300℃，将多晶硅板加入淬火液中，并向淬火液中通氮气，随后对体系进行抽真空，保温20～30min，再将体系升温至520～580℃，保温30～60min，然后冷却至室温，清洗后得到多晶硅；
(5)将多晶硅片，电池片，及附着在电池片背面的反射膜用粘结剂粘结后，得到高光电转换效率的多晶硅板。
优选的，所述氮化硅涂层的厚度为80～100微米，纯度为99.99％。
优选的，所述步骤(3)的清洗步骤为用盐酸和氢氟酸的混合液清洗1～3h。
优选的，所述氮气的通入时间为10～20min，流量为0.3～0.8L/min。
优选的，所述步骤(4)中体系的冷却速率为2～5℃/min。
本发明的有益效果：本发明提供了一种具有高光电转换效率的多晶硅板，通过掺杂改善了多晶硅的电阻率分布，提高了铸锭收率，通过冶金法制备多晶硅，淬火处理后，减少了硅晶体的缺陷密度和杂质缺陷提高了硅的整体质量，提高了太阳能硅板的光电转换效率，降低了生产成本，且生产工艺简单，适用于大规模工业化生产和使用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种具有高光电转换效率的多晶硅板的制备方法，包括以下步骤：
(1)在坩埚内壁上涂敷厚度为80μm，纯度为99.99％氮化硅涂层；
(2)在坩埚内装入冶金法多晶硅料、化学法多晶硅料、镓掺杂剂，形成混合物；
(3)将装有混合物的坩埚放入铸锭炉中，抽真空，加热，使混合物逐渐融化，当完全熔融后，向坩埚中加入粒径为30～50nm的多晶硅颗粒，调节铸锭炉中热电偶的温度，使熔硅形成竖直向上的温度梯度，得到多晶硅片，所得多晶硅片中各成分的含量为：镓1.5×10-7份、硼3×10-8份、氮2×10-9份，其余为硅，然后放入盐酸和氢氟酸的混合液中清洗1.5h；
(4)将淬火液升温至200～300℃，将多晶硅板加入淬火液中，并向淬火液中通氮气20min，所述氮气的流量为0.3L/min，随后对体系进行抽真空，保温20～30min，再将体系升温至520～580℃，保温30～60min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，清洗后得到多晶硅；
(5)将多晶硅片，电池片，及附着在电池片背面的厚度为60μm的反射膜用粘结剂粘结后，得到高光电转换效率的多晶硅板。
实施例2：
一种具有高光电转换效率的多晶硅板的制备方法，包括以下步骤：
(1)在坩埚内壁上涂敷厚度为50μm，纯度为99.99％氮化硅涂层；
(2)在坩埚内装入冶金法多晶硅料、化学法多晶硅料、镓掺杂剂，形成混合物；
(3)将装有混合物的坩埚放入铸锭炉中，抽真空，加热，使混合物逐渐融化，当完全熔融后，向坩埚中加入粒径为30～50nm的多晶硅颗粒，调节铸锭炉中热电偶的温度，使熔硅形成竖直向上的温度梯度，得到多晶硅片，所得多晶硅片中各成分的含量为：镓5×10-8份、硼8×10-8份、氮1×10-9份，然后放入盐酸和氢氟酸的混合液中清洗1h；
(4)将淬火液升温至200～300℃，将多晶硅板加入淬火液中，并向淬火液中通氮气10min，所述氮气的流量为0.8L/min，随后对体系进行抽真空，保温20～30min，再将体系升温至520～580℃，保温30～60min，然后以5℃/min的冷却速率冷却至室温，清洗后得到多晶硅；
(5)将多晶硅片，电池片，及附着在电池片背面的厚度为50μm的反射膜用粘结剂粘结后，得到高光电转换效率的多晶硅板。
实施例3：
一种具有高光电转换效率的多晶硅板的制备方法，包括以下步骤：
(1)在坩埚内壁上涂敷厚度为100μm，纯度为99.99％氮化硅涂层；
(2)在坩埚内装入冶金法多晶硅料、化学法多晶硅料、镓掺杂剂，形成混合物；
(3)将装有混合物的坩埚放入铸锭炉中，抽真空，加热，使混合物逐渐融化，当完全熔融后，向坩埚中加入粒径为30～50nm的多晶硅颗粒，调节铸锭炉中热电偶的温度，使熔硅形成竖直向上的温度梯度，得到多晶硅片，所得多晶硅片中各成分的含量为：镓1×10-7份、硼5×10-8份、氮3×10-9份，然后放入盐酸和氢氟酸的混合液中清洗3h；
(4)将淬火液升温至200～300℃，将多晶硅板加入淬火液中，并向淬火液中通氮气，并向淬火液中通氮气15min，所述氮气的流量为0.3L/min，随后对体系进行抽真空，保温20～30min，再将体系升温至520～580℃，保温30～60min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，清洗后得到多晶硅；
(5)将多晶硅片，电池片，及附着在电池片背面的厚度为100μm的反射膜用粘结剂粘结后，得到高光电转换效率的多晶硅板。
综上，本发明实施例具有如下有益效果：本发明提供了一种具有高光电转换效率的多晶硅板，通过掺杂改善了多晶硅的电阻率分布，提高了铸锭收率，通过冶金法制备多晶硅，淬火处理后，减少了硅晶体的缺陷密度和杂质缺陷提高了硅的整体质量，提高了太阳能硅板的光电转换效率，降低了生产成本，且生产工艺简单，适用于大规模工业化生产和使用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种高光电转换效率的多晶硅板，其特征在于，包括多晶硅片，电池片，及附着在电池片背面的反射膜，其中多晶硅片由以下重量份的物质组成：镓5×10-8～15×10-8份、硼3×10-8～8×10-8份、氮1×10-9～3×10-9份，其余为硅。
2.如权利要求1所述的高光电转换效率的多晶硅板，其特征在于，所述反射膜的厚度为50～100μm。
3.一种如权利要求1或2所述的高光电转换效率的多晶硅板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在坩埚内壁上涂敷氮化硅涂层，
(2)在坩埚内装入冶金法多晶硅料、化学法多晶硅料、镓掺杂剂，形成混合物；
(3)将装有混合物的坩埚放入铸锭炉中，抽真空，加热，使混合物逐渐融化，当完全熔融后，向坩埚中加入粒径为30～50nm的多晶硅颗粒，调节铸锭炉中热电偶的温度，使熔硅形成竖直向上的温度梯度，得到多晶硅片，然后将其清洗干净；
(4)将淬火液升温至200～300℃，将多晶硅板加入淬火液中，并向淬火液中通氮气，随后对体系进行抽真空，保温20～30min，再将体系升温至520～580℃，保温30～60min，然后冷却至室温，清洗后得到多晶硅；
(5)将多晶硅片，电池片，及附着在电池片背面的反射膜用粘结剂粘结后，得到高光电转换效率的多晶硅板。
4.如权利要求3所述的高光电转换效率的多晶硅板的制备方法，其特征在于，所述氮化硅涂层的厚度为80～100微米，纯度为99.99％。
5.如权利要求4所述的高光电转换效率的多晶硅板的制备方法，所述步骤(3)的清洗步骤为用盐酸和氢氟酸的混合液清洗1～3h。
6.如权利要求5所述的高光电转换效率的多晶硅板的制备方法，所述氮气的通入时间为10～20min，流量为0.3～0.8L/min。
7.如权利要求6所述的高光电转换效率的多晶硅板的制备方法，所述步骤(4)中体系的冷却速率为2～5℃/min。
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