CN106350865B - 高纯度多晶硅片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高纯度多晶硅片的制备方法，将硅料置入高温熔炉中，在无尘环境下加热至1300‑1380℃，保持高温熔炉炉底的硅料不熔化，制得多晶硅；将多晶硅进行切割，对切割后的多晶硅利用清洗剂进行表面清洗处理，其中，清洗剂按照重量份的原料包括：表面活性剂40‑50份、螯合剂22‑30份；向清洗后的多晶硅中加入添加剂和硼的固化剂，并在700‑800℃的温度下处理10min，清理后制得高纯度多晶硅片。本发明能有效地去除现有工艺难以去除的、影响太阳能电池材料中少子寿命和转化效率衰减的硼等关键性杂质元素，使提纯后的多晶硅片的B浓度低于1ppm，提高多晶硅片的转化效率，使产品达到高纯多晶硅片99.9999％，保证产品合格率，同时降低生产成本。

Description

高纯度多晶硅片的制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体是高纯度多晶硅片的制备方法。
背景技术
高效和低成本是太阳电池发展的主要趋势。多晶硅太阳电池价格低廉且转换效率较高，成为国际光伏界的研究热点。
多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。
多晶硅的生产技术主要为改良西门子法和硅烷法。西门子法通过气相沉积的方式生产柱状多晶硅，为了提高原料利用率和环境友好，在前者的基础上采用了闭环式生产工艺即改良西门子法。硅烷法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中，使硅烷裂解并在晶种上沉积，从而得到颗粒状多晶硅。改良西门子法和硅烷法主要生产电子级晶体硅，也可以生产太阳能级多晶硅。
目前，太阳能电池的主要技术原料问题是硅材料的纯度和制备技术带来的成本问题，特别是太阳能电池的成本直接受所使用硅原料及其加工技术的成本影响。在太阳能电池中使用的硅片，目前主要是采用机械切割技术加工制成传统的大直径单晶硅片，这种加工方法存在着切割损耗高达50％，切割加工综合成本高等突出缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供纯度达到99.9999％且降低生产成本的高纯度多晶硅片的制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
高纯度多晶硅片的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅料置入高温熔炉中，在无尘环境下加热至1300-1380℃，保持高温熔炉炉底的硅料不熔化，制得多晶硅；
2)将多晶硅进行切割，对切割后的多晶硅利用清洗剂进行表面清洗处理，其中，清洗剂按照重量份的原料包括：表面活性剂40-50份、螯合剂22-30份；
3)向清洗后的多晶硅中加入添加剂和硼的固化剂，并在700-800℃的温度下处理10min，清理后制得高纯度多晶硅片。
作为本发明进一步的方案：螯合剂由EDTA-2Na与酒石酸钠组成。
作为本发明进一步的方案：表面活性剂为聚氧乙烯醚类物质。
作为本发明进一步的方案：添加剂按照重量份的原料包括：铁粉20-28份、NaHCO325-35份、CaO 20-25份、炭粉20-25份。
作为本发明进一步的方案：硼的固化剂，按照重量份的原料包括：乙酸乙酯30-60份、热塑性黏合剂6-10份。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明能有效地去除现有工艺难以去除的、影响太阳能电池材料中少子寿命和转化效率衰减的硼等关键性杂质元素，使提纯后的多晶硅片的B浓度低于1ppm，提高多晶硅片的转化效率，使产品达到高纯多晶硅片99.9999％，保证产品合格率，同时降低生产成本。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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
本发明实施例中，高纯度多晶硅片的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅料置入高温熔炉中，在无尘环境下加热至1300℃，保持炉底的硅料不熔化，使留在炉底的硅料晶种能更好的引导长晶和控制晶粒要求，从而减少位错和缺陷，提高了产品纯度；经过上述步骤制得多晶硅。
2)将多晶硅进行切割，对切割后的多晶硅利用清洗剂进行表面清洗处理，有效地清除硅片表面的污染物，使硅片表面洁净如一，有利于硅片制绒效果，提高表面纯净度，有效地提高产品转化效率；其中，清洗剂按照重量份的原料包括：表面活性剂40份、螯合剂22份。螯合剂由EDTA-2Na与酒石酸钠组成；表面活性剂为聚氧乙烯醚类物质。
3)向清洗后的多晶硅中添加高还原性的添加剂和硼的固化剂，并在700℃的温度下处理10min，制得高纯度多晶硅片。添加剂按照重量份的原料包括：铁粉20份、NaHCO325份、CaO 20份、炭粉20份。硼的固化剂，按照重量份的原料包括：乙酸乙酯30份、热塑性黏合剂6份。
实施例2
本发明实施例中，高纯度多晶硅片的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅料置入高温熔炉中，在无尘环境下加热至1380℃，保持炉底的硅料不熔化，使留在炉底的硅料晶种能更好的引导长晶和控制晶粒要求，从而减少位错和缺陷，提高了产品纯度；经过上述步骤制得多晶硅。
2)将多晶硅进行切割，对切割后的多晶硅利用清洗剂进行表面清洗处理，有效地清除硅片表面的污染物，使硅片表面洁净如一，有利于硅片制绒效果，提高表面纯净度，有效地提高产品转化效率；其中，清洗剂按照重量份的原料包括：表面活性剂50份、螯合剂30份。螯合剂由EDTA-2Na与酒石酸钠组成；表面活性剂为聚氧乙烯醚类物质。
3)向清洗后的多晶硅中添加高还原性的添加剂和硼的固化剂，并在800℃的温度下处理10min，制得高纯度多晶硅片。添加剂按照重量份的原料包括：铁粉28份、NaHCO335份、CaO 25份、炭粉25份。硼的固化剂，按照重量份的原料包括：乙酸乙酯60份、热塑性黏合剂10份。
实施例3
本发明实施例中，高纯度多晶硅片的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅料置入高温熔炉中，在无尘环境下加热至1320℃，保持炉底的硅料不熔化，使留在炉底的硅料晶种能更好的引导长晶和控制晶粒要求，从而减少位错和缺陷，提高了产品纯度；经过上述步骤制得多晶硅。
2)将多晶硅进行切割，对切割后的多晶硅利用清洗剂进行表面清洗处理，有效地清除硅片表面的污染物，使硅片表面洁净如一，有利于硅片制绒效果，提高表面纯净度，有效地提高产品转化效率；其中，清洗剂按照重量份的原料包括：表面活性剂42份、螯合剂24份。螯合剂由EDTA-2Na与酒石酸钠组成；表面活性剂为聚氧乙烯醚类物质。
3)向清洗后的多晶硅中添加高还原性的添加剂和硼的固化剂，并在720℃的温度下处理10min，制得高纯度多晶硅片。添加剂按照重量份的原料包括：铁粉22份、NaHCO327份、CaO 21份、炭粉21份。硼的固化剂，按照重量份的原料包括：乙酸乙酯35份、热塑性黏合剂7份。
实施例4
本发明实施例中，高纯度多晶硅片的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅料置入高温熔炉中，在无尘环境下加热至1360℃，保持炉底的硅料不熔化，使留在炉底的硅料晶种能更好的引导长晶和控制晶粒要求，从而减少位错和缺陷，提高了产品纯度；经过上述步骤制得多晶硅。
2)将多晶硅进行切割，对切割后的多晶硅利用清洗剂进行表面清洗处理，有效地清除硅片表面的污染物，使硅片表面洁净如一，有利于硅片制绒效果，提高表面纯净度，有效地提高产品转化效率；其中，清洗剂按照重量份的原料包括：表面活性剂48份、螯合剂28份。螯合剂由EDTA-2Na与酒石酸钠组成；表面活性剂为聚氧乙烯醚类物质。
3)向清洗后的多晶硅中添加高还原性的添加剂和硼的固化剂，并在780℃的温度下处理10min，制得高纯度多晶硅片。添加剂按照重量份的原料包括：铁粉26份、NaHCO333份、CaO 24份、炭粉24份。硼的固化剂，按照重量份的原料包括：乙酸乙酯55份、热塑性黏合剂9份。
实施例5
本发明实施例中，高纯度多晶硅片的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅料置入高温熔炉中，在无尘环境下加热至1340℃，保持炉底的硅料不熔化，使留在炉底的硅料晶种能更好的引导长晶和控制晶粒要求，从而减少位错和缺陷，提高了产品纯度；经过上述步骤制得多晶硅。
2)将多晶硅进行切割，对切割后的多晶硅利用清洗剂进行表面清洗处理，有效地清除硅片表面的污染物，使硅片表面洁净如一，有利于硅片制绒效果，提高表面纯净度，有效地提高产品转化效率；其中，清洗剂按照重量份的原料包括：表面活性剂45份、螯合剂26份。螯合剂由EDTA-2Na与酒石酸钠组成；表面活性剂为聚氧乙烯醚类物质。
3)向清洗后的多晶硅中添加高还原性的添加剂和硼的固化剂，并在750℃的温度下处理10min，制得高纯度多晶硅片。添加剂按照重量份的原料包括：铁粉24份、NaHCO330份、CaO 22份、炭粉22份。硼的固化剂，按照重量份的原料包括：乙酸乙酯40份、热塑性黏合剂8份。
实施例6
本发明实施例中，高纯度多晶硅片的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅料置入高温熔炉中，在无尘环境下加热至1310℃，保持炉底的硅料不熔化，使留在炉底的硅料晶种能更好的引导长晶和控制晶粒要求，从而减少位错和缺陷，提高了产品纯度；经过上述步骤制得多晶硅。
2)将多晶硅进行切割，对切割后的多晶硅利用清洗剂进行表面清洗处理，有效地清除硅片表面的污染物，使硅片表面洁净如一，有利于硅片制绒效果，提高表面纯净度，有效地提高产品转化效率；其中，清洗剂按照重量份的原料包括：表面活性剂41份、螯合剂25份。螯合剂由EDTA-2Na与酒石酸钠组成；表面活性剂为聚氧乙烯醚类物质。
3)向清洗后的多晶硅中添加高还原性的添加剂和硼的固化剂，并在740℃的温度下处理10min，制得高纯度多晶硅片。添加剂按照重量份的原料包括：铁粉25份、NaHCO329份、CaO 23份、炭粉23份。硼的固化剂，按照重量份的原料包括：乙酸乙酯50份、热塑性黏合剂9份。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.多晶硅片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将硅料置入高温熔炉中，在无尘环境下加热至1300-1380℃，保持高温熔炉炉底的硅料不熔化，制得多晶硅；
2)将多晶硅进行切割，对切割后的多晶硅利用清洗剂进行表面清洗处理，其中，清洗剂按照重量份的原料包括：表面活性剂40-50份、螯合剂22-30份；
3)向清洗后的多晶硅中加入添加剂和硼的固化剂，并在700-800℃的温度下处理10min，清理后制得多晶硅片；添加剂按照重量份的原料包括：铁粉20-28份、NaHCO3 25-35份、CaO 20-25份、炭粉20-25份；硼的固化剂，按照重量份的原料包括：乙酸乙酯30-60份、热塑性黏合剂6-10份。
2.根据权利要求1所述的多晶硅片的制备方法，其特征在于，螯合剂由EDTA-2Na与酒石酸钠组成。
3.根据权利要求1所述的多晶硅片的制备方法，其特征在于，表面活性剂为聚氧乙烯醚类物质。
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