[发明专利]一种降低大尺寸N型直拉单晶硅片碎片率的拉制方法在审

专利信息
申请号: 202211065064.0 申请日: 2022-08-31
公开(公告)号: CN115652426A 公开(公告)日: 2023-01-31
发明(设计)人: 刘立中;王军磊;王艺澄 申请(专利权)人: 包头美科硅能源有限公司;江苏美科太阳能科技股份有限公司
主分类号: C30B29/06 分类号: C30B29/06;C30B15/04
代理公司: 南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 32256 代理人: 任立
地址: 014010 内蒙古自治区*** 国省代码: 内蒙古;15
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摘要:
搜索关键词: 一种 降低 尺寸 型直拉 单晶硅 碎片 拉制 方法
【说明书】:

发明公开了一种降低大尺寸N型直拉单晶硅片碎片率的拉制方法,具体:(1)将N型母合金、硅料、锗装入炉中的石英坩埚内,全熔稳定,将坩埚内的硅料熔化,待所述硅料完全熔化后将功率降至引晶功率;炉压设定10~14Torr;(2)然后将坩埚转速开至引晶转速,晶体转速采用高转速,转速在11~14转/分钟;(3)稳定熔体,引晶,高温熔接,采用Dash缩颈排除位错法引晶、放肩、转肩、等径,手动控制晶体等径生长至所需长度,待直径控制均匀、拉速稳定后自动控制所述晶体生长、收尾以及停炉;该方法通过在拉制N型单晶硅片过程中,掺入一定浓度的锗元素,增加硅片的机械强度,从而降低大尺寸N型硅片在切割过程中的碎片问题。

技术领域

本发明涉及一种降低碎片率的拉制方法,具体涉及一种降低大尺寸N型直拉单晶硅片碎片率的拉制方法,属于太阳能直拉单晶硅行业领域。

背景技术

在太阳能光伏行业中,直拉单晶硅棒切片后的单晶硅片是太阳能电池非常重要的一种基础材料。目前,制作硅单晶的最主要的方法有直拉 (CZ) 法和区熔 (FZ) 法,其中直拉法更加适于大规模生产。直拉法是将一根具有固定晶向和直径的单晶硅棒作为籽晶,将籽晶降到硅熔体表面上生长大直径的单晶硅棒。直拉硅单晶是在直拉单晶炉中进行的,其中主要有高纯石墨热场系统、石英坩埚、 晶体旋转提拉装置及坩埚旋转升降装置,石英坩埚装有原生多晶硅料,还有少量的掺杂剂使其生成N型或P型硅单晶。在拉晶过程中,籽晶或硅晶体与石英坩埚相向旋转,通过化料、引晶、放肩、等径、收尾和冷却等过程形成硅单晶。

随着市场平价上网需求,单晶生产成本下降,热场越大,单晶炉的投料量越高,同时拉制尺寸更大的单晶,其在直拉单晶等径时间的占比就越高,所产出的单晶棒生产成本就越低,大尺寸硅片在组件端单位面积的功率高,越有利于降低平价上网的度电成本。大尺寸单晶硅棒才可以生产出大尺寸的硅片,通过测算,大尺寸硅片可以有效降低太阳能电站的造价。210硅片逐渐成为未来单晶硅片的主流尺寸,大尺寸的硅片在切割过程中,由于切割会有应力产生,导致其碎片,且尺寸越大,碎片率越高。随着单晶硅片的薄片化趋势,硅片越薄,更会增加碎片率,目前直拉单晶硅片主要有9吋、10吋、12吋三种类型,切片端碎片率分别为0.3%、0.5%、1%。而目前主流的N型太阳能电池工艺,Topcon、HIT等对硅片的要求非常薄,硅片需求厚度主要为150um,后续可能需要110um厚度的硅片,碎片率会更一步加剧。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是,针对以上现有技术存在的缺点,提出一种降低大尺寸N型直拉单晶硅片碎片率的拉制方法,该方法通过在拉制N型单晶硅片过程中,掺入一定浓度的锗元素,增加硅片的机械强度,从而降低大尺寸N型硅片在切割过程中的碎片问题。

本发明解决以上技术问题的技术方案是:

一种降低大尺寸N型直拉单晶硅片碎片率的拉制方法,具体包括以下步骤:

(1)将N型母合金、硅料、锗装入炉中的石英坩埚内,全熔稳定,将坩埚内的硅料熔化,待所述硅料完全熔化后将功率降至引晶功率;

炉压设定10~14Torr;

(2)然后将坩埚转速开至引晶转速,晶体转速采用高转速,转速在11~14转/分钟;

(3)稳定熔体,引晶,高温熔接,采用 Dash 缩颈排除位错法引晶 、放肩 、转肩 、等径,手动控制晶体等径生长至所需长度,待直径控制均匀、拉速稳定后自动控制所述晶体生长 、收尾以及停炉。

本发明进一步限定的技术方案为:

前述降低大尺寸N型直拉单晶硅片碎片率的拉制方法中,步骤(1)中锗的浓度为5x1018at.cm-3-5x1020at.cm-3

前述降低大尺寸N型直拉单晶硅片碎片率的拉制方法中,步骤(1)中硅料为原生硅料和回收料的混合物,按质量比计原生硅料:回收料=2:1。

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