[发明专利]硅片的生产方法及利用该方法生产的硅片、太阳能电池

说明书

本发明公开了一种硅片的生产方法及利用该方法生产的硅片和太阳能电池，包括以下步骤：(1)基板存放；(2)基板检测；(3)制作薄硅片；(4)基板薄硅片退火；(5)基板硅片的p型或n型扩散；(6)形成pn结的基板硅片退火。利用本发明的方法能够实现50μm以下的硅薄膜，理论上可以省去80％以上的硅料，硅片直接自然生长在基板表面，厚度均匀，并在基板硅片上直接制作太阳能电池，提高发电效率。

技术领域

本发明涉及光伏，具体是硅片的生产方法及利用该方法生产的硅片、太阳能电池。

背景技术

硅片是晶体硅太阳电池的最基础部分。没有硅片，便不能产生光生电流，也就不能成为太阳能光伏发电电池，因此，硅片的制造是光伏太阳能电池最主要的工序之一。

根据光伏硅基发电的基本原理，计算出最佳硅基电池的有效发电厚度约50μm。发电薄层极薄，可以有目的地导入锗、镓等直接跃迁光伏元素，具有潜在的突破理论光伏发电效率极限的可能。但是目前的工艺路线不可能实现大规模制作如此薄的硅片，很难实现产业化线切割。

现有技术中，多晶或单晶硅片都必须经线切割的机械过程，而关键的发电pn结仅数微米，切割不可避免地对硅片表面造成硬性细微划伤，破坏了表面的硅晶格构造。

发明内容

为解决上述现有技术的缺陷，本发明提供硅片的生产方法及利用该方法生产的硅片和太阳能电池，利用本发明的方法能够实现50μm以下的硅薄膜，理论上可以省去80％以上的硅料，硅片直接自然生长在基板表面，厚度均匀，在基板硅片上直接制作太阳能电池，提高光伏发电效率。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种硅片的生产方法，包括以下步骤

制作薄硅片：将基板固定在封闭系统内，向所述基板上注入液态硅料，并旋转所述基板使得所述液态硅料在所述基板上形成一层薄膜，在薄膜的上表面增加冷源使得薄膜自表面向下凝固，形成p型或者n型晶体薄硅片；

薄硅片退火：将已经在基板上形成的薄硅片进行退火处理；

p型或n型扩散：当所述基板上的薄硅片为p型，进行以磷为扩散源的扩散以形成pn结；当所述基板上的薄硅片为n型，进行以硼为扩散源的扩散以形成pn结；

pn结退火：将已经形成pn结的基板薄硅片进行退火处理，形成硅片。

进一步地，在注入液态硅料时，包括以下步骤：将固态硅放置在加硅料系统中，保持固态硅恒温，再让固态硅快速升温到硅料熔点以上，此时固态硅变为液态硅料，所述加硅料系统将液态硅料注入到所述基板上。

进一步地，在制作薄硅片的封闭系统中，氩气压强范围：40～80kPa，恒温温度范围：1250～1400℃；经加热装置保持固态硅恒温，温度范围：1300～1400℃，保持1～5秒后，经另一加热装置瞬间加热固态硅到1450℃以上。

进一步地，在封闭系统内，设置一甩片机构，所述甩片机构上固定有甩片平台，所述基板固定在所述甩片平台上，所述加硅料系统连接有氩气，氩气将液态硅料推至所述基板上，所述甩片机构带动所述甩片平台旋转运动。

进一步地，所述甩片机构带动所述甩片平台旋转的速度由慢到快进行变速运动，且在1～10秒之内达到设定转速，转速范围：300～5000rpm。

进一步地，所述晶体薄硅片与所述基板为一体式，所述晶体薄硅片为单晶硅片或者多晶硅片，厚度为几微米至几千微米。

进一步地，所述晶体薄硅片是单晶硅片，该单晶硅片是极薄柱状高迁移率薄层。

进一步地，在薄硅片退火时，氩气压强恒定范围：40～80kPa，恒温温度范围：1250～1400℃；退火时间范围：0.5～12小时，退火温度的最低温度为扩散形成pn结的温度，范围在800～1000℃。