CN101392406A - 太阳能多晶硅片的制备方法 - Google Patents

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CN101392406A CNA2007101320543A CN200710132054A CN101392406A CN 101392406 A CN101392406 A CN 101392406A CN A2007101320543 A CNA2007101320543 A CN A2007101320543A CN 200710132054 A CN200710132054 A CN 200710132054A CN 101392406 A CN101392406 A CN 101392406A
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陈诺夫
尹志岗
陈晨龙
阮绍林
阮正亚
韩正国
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Abstract

本发明涉及多晶硅片制备技术领域，尤其是一种太阳能多晶硅片的制备方法，解决传统方法的能耗高、利用率低和制成品价格高的缺点，工艺过程为：一)将柔性衬底清洗处理后装入化学气相沉积反应炉；二)将化学气相沉积反应炉内抽真空，真空抽好后再往炉内通氢气；三)将化学气相沉积反应炉加热；四)待温度稳定后，通入三氯氢硅和氢气，发生反应；五)反应生成的硅原子连续沉积在柔性衬底上，生长形成柔性多晶硅薄板；六)生长结束以后，停止三氯氢硅输入，继续通氢气，降温；七)待温度降到室温以后，停止氢气输入，通入氮气；八)待化学气相沉积反应炉内的压力升到标准大气压以后，停止氮气输入，取出生长形成的柔性多晶硅薄膜片。

Description

太阳能多晶硅片的制备方法
技术领域
本发明涉及多晶硅片制备技术领域，尤其是一种太阳能多晶硅片的制备方法。
背景技术
能源是人类社会存在和发展的物质基础，18世纪以来，建立在煤炭、石油和天然气基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展。然而，大规模使用化石类燃料所带来的严重后果：资源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了不少国家之间、地区之间的政治经济纠纷，甚至冲突和战争，这对人类的生存和发展均构成了严重的威胁。因此，新能源和可再生能源的开发和利用已成为人类社会未来繁衍生息的基石。
太阳是一座聚合核反应器，它不仅资源丰富、取之不尽、用之不竭、处处均可开发利用、无污染、不会破坏生态平衡等优点，并一刻也不停息地把它巨大地能量源源不断地传送到地球上来。因此太阳能的开发和利用将带来很好的社会、环境和经济效益。在这样的背景下，***1961年于罗马、1981年于肯尼亚首都内罗毕、1992年于巴西、1996年于津巴布韦首都哈拉雷召开了开发利用新能源和可再生能源的会议，更是将太阳能的开发利用列入21世纪发展的日程。
太阳电池是利用太阳光与材料相互作用直接产生电能，是大规模开发利用太阳能中最受瞩目的项目之一。它的应用可以解决人类社会发展在能源需求方面的三个问题：开发宇宙空间所需的连续不断的能源；地面一次能源的获得，解决目前地面能源面临的化石类燃料资源减少与环境污染的问题；日益发展的消费电子产品随时随地的供电问题。特别是太阳电池在使用中不释放包括CO2在内的任何气体，这对改善生态环境、缓解温室气体的有害作用具有重大意义。因此太阳电池有望成为21世纪的重要新能源，一些发达国家竞相增加技术与产业的投入以占领日益扩大的太阳电池市场。
目前，应用最广的太阳电池是晶体硅电池，今后将仍然以晶体硅太阳电池为主。因为硅的储量在世界上是最丰富的，而且晶体硅太阳电池的制备工艺最成熟，也相对简单，有利于大规模应用。但是，对于制造晶体硅太阳电池的原料——太阳级多晶硅的制造技术，已成为制约晶体硅太阳电池产业发展和太阳电池应用的瓶颈。
目前，太阳级多晶硅片的制造流程为：
(1)冶金级硅+氯化氢
Figure A200710132054D0004124752QIETU
三氯氢硅(冶金级硅纯度：3N)；
(2)三氯氢硅(冶金级纯度：3N)
Figure A200710132054D0004124804QIETU
提纯
Figure A200710132054D0004124811QIETU
6N；
(3)三氯氢硅(6N)+氢气西门子法
Figure A200710132054D0004124829QIETU
太阳级硅(6N)；
(4)太阳级硅(6N)熔炼
Figure A200710132054D0004124842QIETU
铸锭
Figure A200710132054D0004124901QIETU
太阳级多晶硅锭；
(5)太阳级多晶硅锭
Figure A200710132054D0004124912QIETU
切片
Figure A200710132054D0004124919QIETU
太阳级多晶硅片；
其中，有资料显示西门子法还原多晶硅的工艺过程是非常耗电的，而且采用西门子法还原出的多晶硅材料，还必须再次熔炼后铸成多晶硅锭料。这又是一个非常耗电的工艺过程。多晶硅锭料必须经过切片，才能成为制造太阳电池的多晶硅片，在切片过程中至少要损失三分之一的硅材料。因此，采用西门子方法制造多晶硅片既耗能，又浪费硅材料，使太阳级多晶硅材料的价格居高不下，直接导致了多晶硅太阳电池的高价格。昂贵的多晶硅片，严重影响了多晶硅太阳电池的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明的目的在于提供一种新的用于制作太阳电池的多晶硅片的制备工艺，克服传统方法的能耗高、利用率低和制成品价格高的不足。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能多晶硅片的制备方法，是在柔性衬底上生长出用于制作太阳能电池的柔性多晶硅片的工艺，具体说具有如下工艺过程：
一)将柔性衬底经过清洗处理，除去表面污物和氧化层后，装入化学气相沉积反应炉中；
二)化学气相沉积反应炉内抽真空，真空度应达到1×10-4Pa以上，待真空抽好后再往化学气相沉积反应炉内通氢气；
三)将化学气相沉积反应炉加热，加热温度1273—1473K；
四)待温度稳定后，通入三氯氢硅和氢气，发生如下反应
Figure A200710132054D00051
五)反应生成的硅原子连续沉积在柔性衬底上，生长形成柔性多晶硅薄膜片；
六)生长结束以后，停止三氯氢硅输入，继续通氢气，降温；
七)待温度降到室温以后，停止氢气输入，通入氮气1-2小时；
八)关闭真空泵，待化学气相沉积反应炉内的压力升到标准大气压以后，停止氮气输入，取出生长形成的柔性多晶硅薄膜片。
具体的说：所述的柔性衬底为不锈钢箔或铜箔或铝箔或聚合物薄膜或玻璃或前述的任一种材料与硅形成的复合材料，使用前述的任一种材料与硅形成的复合材料作为柔性衬底更有利于硅原子在柔性衬底上的沉积生长。
为了提高最终成品多晶硅片的产品质量，所述的三氯氢硅中的硅纯度除氯、氢以外为6N以上。
本发明的有益效果是，本发明所提供的太阳级多晶硅片的制备方法与基于西门子法的传统方法相比，整个制备过程具有设备简单、能耗低、材料损耗少等优点；采用本发明制备的太阳级多晶硅片重量比面积增加，而且具有很好的韧性，使制备出的太阳电池的重量比功率增加，应用更加灵活。
具体实施方式
下面再详细介绍本发明的具体实施方式：
生长所用的主要设备：化学气相沉积反应炉、氮气发生器(或氮气纯化设备)、氢气发生器(或氢气纯化设备)、尾气处理设备。
用三氯氢硅和氢气为原料，通过质量流量计控制他们的流量。
生产过程为：
1.不锈钢箔带衬底经过清洗腐蚀处理，除去表面污物和氧化层后，装入化学气相沉积反应炉中；
2.化学气相沉积反应炉内抽真空，真空度应达到1×10-4Pa以上，待真空抽好后再往化学气相沉积反应炉内通氢气，可以这样重复几次以减少化学气相沉积反应炉内的残余空气；
3.将化学气相沉积反应炉加热，加热温度1273—1473K；
4.待温度稳定后，通入三氯氢硅和氢气，发生如下反应
Figure A200710132054D00071
5.反应生成的硅原子连续沉积在不锈钢箔带上，形成不锈钢箔\多晶硅带；
6.生长结束以后，停止三氯氢硅输入，继续通氢气，降温；
7.待温度降到室温以后，停止氢气输入，通入氮气1-2小时；
8.关闭真空泵，待化学气相沉积反应炉内的压力升到标准大气压以后，停止氮气输入，取出生长的不锈钢箔\多晶硅带；
9.生长结束。
按照上述生长工艺成功地在不锈钢箔衬底生长100微米厚的多晶硅薄膜，制成了不锈钢箔\多晶硅带。
总之，本发明公开了一种实用具体的用于太阳能电池制作的多晶硅片的制备方法。

Claims (3)

1.一种太阳能多晶硅片的制备方法，其特征在于：是在柔性衬底上生长出用于制作太阳能电池的柔性多晶硅片的工艺，具体说具有如下工艺过程：
一)将柔性衬底经过清洗处理，除去表面污物和氧化层后，装入化学气相沉积反应炉中；
二)化学气相沉积反应炉内抽真空，真空度应达到1×10-4Pa以上，待真空抽好后再往化学气相沉积反应炉内通氢气；
三)将化学气相沉积反应炉加热，加热温度1273—1473K；
四)待温度稳定后，通入三氯氢硅和氢气，发生如下反应
Figure A200710132054C00021
五)反应生成的硅原子连续沉积在柔性衬底上，生长形成柔性多晶硅薄板；
六)生长结束以后，停止三氯氢硅输入，继续通氢气，降温；
七)待温度降到室温以后，停止氢气输入，通入氮气1-2小时；
八)关闭真空泵，待化学气相沉积反应炉内的压力升到标准大气压以后，停止氮气输入，取出生长形成的柔性多晶硅薄膜片。
2.根据权利要求1所述的太阳能多晶硅片的制备方法，其特征在于：所述的柔性衬底为不锈钢箔或铜箔或铝箔或聚合物薄膜或玻璃或前述的任一种材料与硅形成的复合材料。
3.根据权利要求1所述的太阳能多晶硅片的制备方法，其特征在于：所述的三氯氢硅中的硅纯度除氯、氢以外为6N以上。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102790007A (zh) * 2012-07-24 2012-11-21 沈阳硅基科技有限公司 一种厚膜tm-soi硅片的制备方法
CN102832160A (zh) * 2012-07-24 2012-12-19 沈阳硅基科技有限公司 一种soi硅片的制备方法
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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